数电自主实验——多功能电子表的设计与实现

目录1、目的............................................................ .. (2)2、课题内容 (2)3、主要技术指标 (2)4、课题分析与硬件电路设计原理 (2)5、系统框图 (4)6、方案选择与元器件选择 (4)7、软件设计依据与分析 (7)8、附录 (12)9、附录一设计总结与体会 (12)10、附录二元器件清单 (13)11、附录三系统调试记录......................................................... . (14)12、附录四参考文献......................................................... (16)13、附录五整机电路图......................................................... .. (17)14、附录六源程序清单......................................................... .. (18)多功能数字电子表设计报告一、目的1、使学生将所学的“数字电子技术”和“单片机原理”等相关知识应用于实践。

培养学生理论联系实际的工作作风，提高学生的动手能力。

2、学会用“计算机辅助分析设计软件”对该题目进行分析、设计与仿真，并打印出仿真结果，提高学生对计算机的应用水平。

3、掌握电路的焊接、安装、调试技术，培养学生的工程意识，提高学生分析并解决实际问题的能力，激发学生对产品开发的兴趣，培养学生的科技创新精神。

二、课题内容设计并制作符合以下要求的“多功能数字电子表”，并撰写分析设计报告。

1、基本要求：（2010-11-11）（1）、计时功能：显示时、分、秒；（2）、定闹功能；（3）、秒表功能；（4）、倒计时功能。

2、提高要求：（1）、增加“语音报时”功能；（2）、增加“电子日历”功能。

多功能电表课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解多功能电表的基本工作原理和功能特点；2. 掌握多功能电表的使用方法，包括电压、电流、电阻的测量；3. 学会读取和解读电表测量数据，进行简单的数据分析和计算。

技能目标：1. 能够正确操作多功能电表，进行基本的电学实验测量；2. 培养学生动手实践能力，通过实际操作解决电学问题；3. 提高学生分析数据、解决问题的能力，形成科学探究的思维。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理实验的兴趣，激发学习热情和积极性；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验安全，遵循实验规范；3. 增强团队合作意识，培养学生相互协作、共同探究的精神。

本课程针对初中物理学科，结合学生年级特点，注重理论与实践相结合，以多功能电表为载体，培养学生实际操作能力和科学探究精神。

课程目标具体、可衡量，旨在让学生在掌握基本电学知识的同时，提高实践技能和情感态度价值观。

后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。

二、教学内容本章节依据课程目标，紧密围绕多功能电表的使用和电学基础知识，选择以下教学内容：1. 多功能电表的结构与原理：介绍电表的组成部分、工作原理，结合教材相关章节，使学生理解电表的内部构造及其测量原理。

2. 电表的正确使用方法：详细讲解电压、电流、电阻测量的操作步骤，强调注意事项，确保学生能够正确使用电表进行实验。

3. 电表测量数据的读取与分析：教授如何读取电表显示的数据，并进行简单的数据分析和计算，结合教材实例，提高学生分析问题的能力。

4. 实践操作与实验：安排电学实验，如测量电压、电流、电阻等，巩固理论知识，培养学生动手实践能力。

5. 教学内容的安排和进度：- 第一节课：多功能电表的结构与原理，认识电表的各个部分及其功能；- 第二节课：学习电表的正确使用方法，进行简单的电压、电流测量实验；- 第三节课：读取和分析电表测量数据，进行实际操作练习；- 第四节课：综合实验，巩固所学知识，提高实践能力。

简单数字电子表的设计1.实验目的熟悉掌握有关时序逻辑电路的组成原理；理解有关简单数字电子表的设计与制作原理；掌握有关74LS系列等集成器的用法。

2.总体设计方案或技术路线数字电子表的逻辑框图如图1所示。

它由计数器、译码显示器和较时电路组成。

图1数字电子表逻辑框图3.实验电路图3.160进制计数器图260进制计数器3.224进制计数器图524进制计数器3.37进制计数器图67进制计数器表274LS161功能表输入输出CLK LD CLR ENP ENT QX X0X X全“L”↓01X X预置数据↓1111计数X110X保持X11X0保持3.4译码显示电路图7译码显示电路表374LS47引脚功能表-七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出LT RBI D C B A a b c d e f g0H H0000H0000001 1H X0001H1001111 2H X0010H0010010 3H X0011H0000110 4H X0100H1001100 5H X0101H0100100 6H X0110H1100000 7H X0111H0001111 8H X1000H0000000 9H X1001H0001100 10H X1010H1110010 11H X1011H1100110 12H X1100H1011100 13H X1101H0110100 14H X1110H1110000 15H X1111H1111111 BI X X X X X X L1111111 RBI H L0000L1111111 LT L X1111H00000003.5校时电路图8校时电路4.仪器设备名称、型号器件大小和数目型号七段显示器7个译码器7个74LS48D 计数器7个74LS161D 计数器3个74LS90D 两输入端与非门15个74LS00D 三输入端与非门1个74LS10D 两输入端或门1个74LS08D 非门3个74LS04D 单刀开关3个R1 3.3KR2 3.3KR3 3.3KR4 4.5KR5 3.3KR6 3.3KC110nfC210nfC30.1ufC41ufC510nf5.理论分析或仿真分析结果将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。

多功能数字电路实验仪的设计与实现分析1多功能数字电路实验仪的设计多功能数字电路实验仪是一种综合性实验仪器，主要应用于学校实验室教学或其他电子产品研发检测。

数字电路实验仪对大学电子技术专业学生及电子爱好者具有很大的帮助。

为了满足用户不同实验需求，多功能数字电路实验仪的设计既要考虑操作简单，又要实现功能全面。

为了满足实验需求，多功能数字电路实验仪的设计要满足几个关键要求，首先是实验功能的多样性。

实验仪的功能要涵盖普遍的数字应用，如数字时钟，（1引脚带定时）复数算术器，可控硅等，以及应用更加复杂的有线/无线通信，存储器的使用及多传感器的接口等。

此外，多功能数字电路实验仪的设计要考虑到用户的易用性。

为了让实验仪能够更好地满足实验者需求，专门设计了数字化操作按钮，并结合LCD显示屏，实现对实验仪器操作的快捷、直观。

同时，多功能数字电路实验仪的设计还需要考虑其安全性，加有过载保护以保证实验仪的完好使用，并配有U-形夹子来防止测试耦合。

2多功能数字电路实验仪的实现分析多功能数字电路实验仪系统包括实验仪主机与扩展实验部件，实验仪主机负责控制与数据采集，将检测信号显示在LCD显示屏上，负责实验测试前的調整及实验结果采集。

扩展实验部件则负责实验者自定义测试模块，内部可实现多种数字控制功能，支持多种有线/无线通信接口以及多种传感器的接口，如：温度传感器、光照传感器、流量传感器、声讯器等。

在实现多功能数字电路实验仪的过程中，采用电路设计仿真软件进行虚拟模拟，分析数字电路的结构，有助于检测组成电路的元件工作状态指标。

结合嵌入式软件开发，实现针对多功能数字电路实验仪不同功能模块的程序开发，实现数据采集和信号显示控制。

借助虚拟仿真软件，在模拟计算机模式下，实现系统程序模块及调试，实现实验仪实验前后的逻辑及器件功能测试，有助于实现实验仪的多功能性。

通过系统拓扑图设计、电路设计仿真软件实现，基本完成了多功能数字电路实验仪的整体设计工作，实现多个实验模块使用一台实验仪，有效增加了实验者的实验效率和实验精度，使用者可以依成效果而定更复杂的实验仪器。

多功能智能电表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能智能电表的基本工作原理和功能特点。

2. 学生能够掌握智能电表的数据读取、分析及应用方法。

3. 学生能了解智能电表在日常生活和工业中的应用和价值。

技能目标：1. 学生能够正确操作多功能智能电表，进行数据测量和读取。

2. 学生能够运用所学知识解决与智能电表相关的实际问题，提高解决问题的能力。

3. 学生能够通过小组合作，共同完成智能电表的使用与维护任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对多功能智能电表及其在现代社会中应用的兴趣，激发学生的学习热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，养成尊重事实、注重实证的良好习惯。

3. 培养学生节能环保意识，认识到智能电表在节能减排中的重要作用，提高社会责任感。

本课程针对初中年级学生设计，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。

通过本课程的学习，期望学生能够掌握智能电表相关知识，提高实际操作能力，培养科学精神和节能意识，为学生的全面发展奠定基础。

二、教学内容1. 多功能智能电表概述- 智能电表的定义与分类- 智能电表的发展历程及其在现代生活中的应用2. 智能电表的工作原理与功能- 电流、电压、功率等基本电学参数的测量原理- 智能电表的数据处理、显示与存储功能- 能耗分析与节能建议3. 智能电表的操作与使用- 智能电表的操作面板介绍- 数据测量、读取与记录方法- 智能电表的维护与故障处理4. 案例分析与实践活动- 日常生活中的智能电表应用案例- 工业领域中的智能电表应用案例- 小组合作完成智能电表操作与数据分析任务教学内容按照课程目标制定，涵盖智能电表的基本概念、工作原理、操作使用以及案例分析等方面，确保内容的科学性和系统性。

本教学内容将按照教学大纲安排和进度进行，与教材相关章节紧密关联，帮助学生全面掌握多功能智能电表的相关知识。

三、教学方法本课程将采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 通过生动的语言和形象的表达，讲解多功能智能电表的基本概念、工作原理和操作方法。

目录1 引言 (4)1.1 多功能电子钟的研究背景和选题意义 (4)2 方案设计与选择: (4)3 整体设计思路 (5)4、主要元件介绍 (7)4.1 AT89C51单片机芯片 (7)4.2 数码管 (7)4.3 7407驱动器 (8)5 电路设计 (9)5.1整体设计 (9)5.2 分块设计 (9)5．2.1 输入模块 (10)5．2.2 输出模块 (10)5．2.3 晶振与复位电路： (11)5.3 整体电路图 (11)6.1程序思路 (13)6.2程序设计步骤 (14)6.3程序的主要模块 (14)6.3.1延迟程序 (14)6.3.2 中断服务子程序： (14)6.3.3 主程序 (16)6.3.4显示程序 (16)6.3.5 闹铃程序和定时程序 (17)6.4程序调试 (17)7 日历功能的实现 (17)8 电子钟设计中遇到的问题及其解决方法 (19)参考文献............................................ 错误!未定义书签。

致谢 (24)声明 (25)摘要：本文所要论述的课题，主要使用以AT89C51芯片作为核心，运用12MHZ晶振与单片机AT89C51相连接，采用动态扫描方式显示作为主要论述中心。

通过使用单片机和在显示电路加上7407驱动电路，以达到实现在6个LED数码管上显示出时间，日期，定时，闹钟四大功能，并通过键位操作，达到日期设定，时间调整，闹钟设定，倒计时的功能。

在实现各个功能的时候数进行相对应的显示，蜂鸣器的启动和键位控制声音停止。

软件部分，本设计主要采用微机汇编语言进行实现，其中分为显示，调时，延迟，闹钟，日起调整等部分。

关键词：多功能电子钟；单片机技术；微机汇编语言；动态扫描技术Design of LED Show Electric Clock Based onMicroprocessorThis design uses a 12 MHZ crystal to connect with the machine AT89C51, takes AT89C51 chips as core. It adopts the dynamic state of the scanning method to show. Using this MCU and 7407 drive electric circuit, we are able to show date, time, fix the time, make bell on 6 LED figures tubes. We can use 6 key to constitute date, adjust time, enact the bell and set the countdown timer. When the electric carrying out each function, the figures tube show the tight function .When the alarm clock and the countdown timer were reached, the voice begins. While 3 or 4 is pressed, the voice stops. The software part is realized by assembler language. It was divided into to show, delay, adjust, make bell, in fixed time, adjust date etc. part. We get the end purpose combining the software and the hardware.Keyword：Electric clock MCU Dynamic state scaning assembler language1 引言1.1 多功能电子钟的研究背景和选题意义时间对于人类的重要意义不言而喻，正如郭沫若老先生曾经说过的一样：时间就是生命，时间就是速度，时间就是力量。

多功能数字表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能数字表的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能掌握多功能数字表的各个按键操作及功能切换；3. 学生了解并掌握多功能数字表在不同场景下的应用。

技能目标：1. 学生能够熟练操作多功能数字表，进行基本的数据测量；2. 学生能够运用多功能数字表解决实际问题，如计算时间、距离等；3. 学生能够通过多功能数字表进行简单的数据分析和处理。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对多功能数字表的兴趣和好奇心，激发他们学习科学技术的热情；2. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高他们分析问题、解决问题的能力；3. 培养学生的团队合作意识，使他们学会在团队中分享经验、共同成长。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实际操作，旨在提高学生的动手能力和解决问题的能力。

学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的年级，对新鲜事物有较高的接受能力，但需要引导和激发。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，提供有针对性的指导，确保学生在课程中取得具体的学习成果。

同时，注重培养学生的情感态度价值观，使他们在学习过程中形成正确的价值观和积极的学习态度。

二、教学内容1. 多功能数字表的基本原理：介绍多功能数字表的工作原理、电路构成及其功能特点，使学生了解其内部结构和操作原理。

教学内容关联教材章节：第一章《数字仪表的基本原理》2. 多功能数字表的操作方法：详细讲解多功能数字表的按键功能、操作步骤及功能切换方法，让学生掌握实际操作技巧。

教学内容关联教材章节：第二章《数字仪表的操作与使用》3. 多功能数字表的应用案例：通过实际案例，展示多功能数字表在不同场景下的应用，如测量时间、距离、温度等，培养学生解决实际问题的能力。

教学内容关联教材章节：第三章《数字仪表在实际应用中的案例分析》4. 数据处理与分析：教授学生如何使用多功能数字表进行数据收集、处理和分析，提高学生的数据分析能力。

12级电科专业《专业实验》安排表（2015下半年）说明：14周3（上课时间为第103每一时间段实验为4学时，下午上课时间：14:30-17:30每次实验上课前需认真预习相关实验内容并写好预习报告每位学生准备8张16开实验报告纸，8张32开原始记录纸。

讲义份数：导热系数？份,电源特性？份,声光电路？份。

所开设实验的房间管理由各位老师自己承担。

理学院物理实验室2015.09.06实验十多功能数字电表和万用表的设计数字电表以它显示直观、准确度高、分辨率强、功能完善、性能稳定、体积小易于携带等特点在科学研究、工业现场和生产生活中得到了广泛应用。

数字电表工作原理简单，完全可以让同学们理解并利用这一工具来设计对电流、电压、电阻、压力、温度等物理量的测量，从而提高大家的动手能力和解决问题能力。

【实验目的】1、了解数字电表的基本原理及常用双积分模数转换芯片外围参数的选取原则、电表的校准原则以及测量误差来源。

2、了解万用表的特性、组成和工作原理。

3、掌握分压、分流电路的原理以及设计对电压、电流和电阻的多量程测量。

4、了解交流电压、三极管和二极管相关参数的测量。

5、通过数字电表原理的学习，能够在传感器设计中灵活应用数字电表。

【实验仪器】1、DH6505数字电表原理及万用表设计实验仪。

2、四位半通用数字万用表。

（自备）3、示波器。

（自备）4、ZX25a电阻箱。

（自备）【实验原理】一、数字电表原理常见的物理量都是幅值大小连续变化的所谓模拟量，指针式仪表可以直接对模拟电压和电流进行显示。

而对数字式仪表，需要把模拟电信号(通常是电压信号)转换成数字信号，再进行显示和处理。

数字信号与模拟信号不同，其幅值大小是不连续的，就是说数字信号的大小只能是某些分立的数值，所以需要进行量化处理。

若最小量化单位为∆，则数字信号的大小是∆的整数倍，该整数可以用二进制码表示。

设∆=0.1mV ，我们把被测电压U 与∆比较，看U 是∆的多少倍，并把结果四舍五入取为整数N (二进制)。

广西工学院
课程设计任务书课题名称多功能电子表
系别信息与计算科学系
专业电子信息科学与技术
班级
学号
姓名
指导教师韦艳霞
教研室主任李政林
系主任李栋龙
年月日
一、课题的主要内容和基本要求
设计一个含有数字钟、万年历的多功能电子表。

可实现以下功能：
1、数字钟以“秒”作为基准信号，可显示时、分、秒。

2、万年历以“日”作为基准时间信号，并可显示年、月、日，其中计“年”范围从0000至9999。

3、可手动校准年月、日、时、分的功能,整点时有声音提示。

二、所需完成的工作
1、完成设计的程序编写和编译工作；
2、分别完成数字钟和万年历两个模块中的时、月的波形仿真和硬件调试；
3、完成15左右页的论文说明书。

三、主要参考文献、资料
1.潘松,黄继业. EDA技术实用教程(第二版)[M]. 北京:北京航空航天大学出版
社,1990
2.刘欲晓，方强，黄宛宁等.EDA技术与VHDL电路开发应用实践[M].北京：电子工
业出版社，2009
3.谭会生，瞿遂春等.EDA技术综合应用实例与分析[M].西安：西安电子科技大学
出版社.2004.
四、完成期限
2010年9月9日前。

目录1 多功能电子表设计目的及意义2多功能电子表设计内容（1）总体设计方案简介（2）单元电路设计（3）总电路图（4）软件设计，编程思路，给出流程图，程序清单（附注释）（5）仿真结果3 结果分析4 设计总结5设计心得参考文献附录1.多功能电子表设计目的及意义1.1多功能电子表设计目的：目的：学生通过自己动手设计制作，将电子技术相关理论知识与制作实践相结合，提高学生的动手能力，加深对电子技术原理的理解，增加学习电子技术的兴趣，为今后投入电子技术的开发应用打好基础。

1.2多功能电子表设计意义：意义：2.多功能电子表的设计内容2.1总体设计方案简介1.功能简介及摘要多功能电子表是一种用数字显示秒﹑分﹑时的记时装置，与传统的机械钟相比，他具有走时准确﹑显示直观﹑无机械传动装置等优点，因而得到了广泛的应用：小到人们的日常生活中的电子手表，大到车站﹑码头﹑机场等公共场所的大型数显电子钟。

本课程设计要用通过简单的逻辑芯片实现数字电子钟。

要点在于用555芯片连接输出为一秒的多谐振荡器用于时钟的秒脉冲,用74LS160(10进制计数器)74LS00(与非门芯片)等连接成60和24进制的计数器,再通过七段数码管显示，构成了简单数字电子钟。

2.设计流程多功能电子表一般由振荡器、分频器、译码器、显示器等部分组成。

这些都是数字电路中应用最广泛的基本电路。

多功能电子表的基本计流程框图如下所示;图1 结构框图3.各部分功能说明1、振荡器振荡器是多功能电子表的核心，它的作用是产生一个频率标准，即时间标准信号，然后再由分频器分成秒脉冲，即“秒”时间脉冲。

因此正当其频率的精度与稳定度基本决定了多功能电子表的质量。

为了产生稳定的时间标准信号，一般采用石英晶体振荡器。

从多功能电子表的精度考虑，晶体振荡频率越高，秒针的时间精度越高。

但这会使振荡器的耗电量增大，分频器的级数也要增多，所以在确定频率时，应当天考虑这两方面因素，然后再选用石英晶体振荡器型。