电子测量的课程设计
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电子测量技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电子测量技术的基本原理,包括电压、电流、电阻等基本物理量的测量方法。
2. 理解并掌握常用电子测量仪器的功能、使用方法及注意事项,如万用表、示波器等。
3. 学习电子测量系统误差分析及数据处理方法,提高数据分析和处理能力。
技能目标:1. 能够正确使用电子测量仪器进行基本物理量的测量,并熟练进行仪器的操作与维护。
2. 学会分析电子测量过程中的误差来源,并能采取相应措施进行修正。
3. 培养学生运用电子测量技术解决实际问题的能力,提高动手操作和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子测量技术学科的兴趣,激发学习热情,形成积极探索的学习态度。
2. 增强学生的安全意识,遵守实验操作规程,养成良好的实验操作习惯。
3. 培养学生的创新精神和实践能力,提高学生对测量结果的客观认识和评价。
课程性质:本课程为实践性较强的学科,注重理论联系实际,强调学生的动手操作能力和实际问题解决能力的培养。
学生特点:学生已具备一定的电子基础知识,具有较强的求知欲和动手能力,但对电子测量技术的了解有限。
教学要求:结合学生特点,通过理论讲解、实践操作和案例分析等多种教学方式,使学生掌握电子测量技术的基本知识和技能,培养其解决实际问题的能力。
在教学过程中,注重目标的分解和落实,确保学生达到预定的学习成果。
二、教学内容1. 电子测量技术原理:- 电压、电流、电阻等基本物理量的测量方法- 电子测量系统的基本构成及工作原理2. 常用电子测量仪器及其使用:- 万用表的结构、功能、操作方法及维护- 示波器的原理、应用及使用注意事项- 其他测量仪器的了解与简单应用3. 电子测量误差分析及数据处理:- 测量误差的分类、来源及消除方法- 数据处理方法,如平均值、标准差等计算- 提高测量精度的措施4. 实践操作与案例分析:- 设计简单电子测量电路,进行实际操作- 分析实际测量过程中可能出现的误差,并采取措施进行修正- 案例分析,学习解决实际问题的方法教学内容安排和进度:第一周:电子测量技术原理学习第二周:常用电子测量仪器及其使用方法学习第三周:电子测量误差分析及数据处理方法学习第四周:实践操作与案例分析教材章节关联:《电子测量技术》第一章:电子测量技术概述《电子测量技术》第二章:常用电子测量仪器《电子测量技术》第三章:测量误差及数据处理《电子测量技术》第四章:实践操作与案例分析教学内容的选择和组织确保科学性和系统性,旨在帮助学生将理论与实践相结合,提高其电子测量技术在实际应用中的能力。
电子测量 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电子测量基本概念,如测量误差、准确度、精密度等;2. 了解常见电子测量仪器的原理和使用方法,如万用表、示波器、信号发生器等;3. 掌握基本的电子测量方法,如电压、电流、电阻的测量。
技能目标:1. 能够正确使用电子测量仪器进行电压、电流、电阻等基本测量;2. 学会分析测量结果,识别并减小测量误差;3. 培养学生动手操作能力,提高实验数据的处理与分析能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子测量学科的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的团队协作精神,提高实验操作的积极性和主动性;3. 引导学生树立正确的科学态度,认识测量在科技发展中的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在让学生通过实践操作,掌握电子测量基本知识和技能,培养严谨的科学态度和良好的实验习惯。
将目标分解为具体学习成果,以便后续教学设计和评估。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。
二、教学内容1. 电子测量基本概念:包括测量误差、系统误差、随机误差、准确度、精密度2. 常用电子测量仪器:万用表、示波器、信号发生器、频谱分析仪等,涵盖其原理、结构、功能及使用方法;3. 电子测量方法:电压、电流、电阻的测量方法,以及频率、相位、功率等参数的测量;4. 测量误差分析:分析测量误差的来源,探讨减小误差的方法和措施;5. 实验操作技巧:正确使用测量仪器,进行实际操作,培养动手能力;6. 数据处理与分析:对实验数据进行处理与分析,学会使用相关软件或工具。
教学内容安排和进度:1. 第1课时:电子测量基本概念;2. 第2课时:常用电子测量仪器原理及使用方法;3. 第3课时:电子测量方法;4. 第4课时:测量误差分析;5. 第5课时:实验操作技巧;6. 第6课时:数据处理与分析。
教学内容与教材关联性:1. 教学内容与教材章节相对应,涵盖电子测量基础知识、测量仪器、测量方法等方面;2. 结合教材实例,分析实际应用中电子测量的相关问题;3. 教学内容注重理论与实践相结合,培养学生的实际操作能力。
电子测量技术教案《2》教案:电子测量技术《2》一、教学目标本课程旨在培养学生对电子测量技术的基本概念和方法的理解,并能够应用于电子测量领域的实际问题中。
二、教学内容1.电子测量技术的基本概念和方法介绍2.电子测量仪器的使用和操作3.电子测量技术的实例应用三、教学方法本课程采用理论与实践相结合的教学方法,通过理论讲解和实验操作相结合的方式进行教学,以培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
四、教学过程1.理论讲解1.1电子测量技术的基本概念和方法介绍-电子测量技术的定义和作用-电子测量仪器的分类和特点-电子测量技术的基本原理和测量范围-电子测量技术的误差分析和校准方法2.实验操作2.1电子测量仪器的使用和操作-示波器的使用和操作方法-多用表的使用和操作方法-信号发生器的使用和操作方法-频谱仪的使用和操作方法3.实例应用3.1电子测量技术的实例应用-温度测量-电压测量-频率测量-电流测量五、教学评估本课程的评估主要通过实验报告和考试成绩来进行,考察学生对电子测量技术的理解和实践能力。
同时,也将对学生的课堂参与和表现进行评估。
六、教学资源1.电子测量仪器:示波器、多用表、信号发生器、频谱仪等2.教材和参考书籍3.实验报告模板和评估表七、教学总结通过本课程的学习,学生将对电子测量技术有更为深入的了解,能够熟练运用电子测量仪器进行实验操作,并能够应用所学的电子测量技术解决实际问题。
同时,还能提高学生的实际操作能力和解决问题的能力,为今后从事相关工作打下坚实的基础。
电子测量技术教案第一章:电子测量技术概述1.1 教学目标让学生了解电子测量技术的定义、作用和分类。
让学生掌握电子测量技术的基本原理和常用测量方法。
1.2 教学内容电子测量技术的定义和作用电子测量技术的分类电子测量技术的基本原理常用测量方法及其适用范围1.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
1.4 教学步骤引入电子测量技术的概念,让学生了解其定义和作用。
讲解电子测量技术的分类,让学生了解不同类型的测量技术。
讲解电子测量技术的基本原理,让学生理解其工作原理。
介绍常用测量方法及其适用范围,让学生了解不同测量方法的应用场景。
通过示例和实验,让学生实际操作并加深对电子测量技术的理解。
第二章:电压测量2.1 教学目标让学生掌握电压测量的基本原理和方法。
让学生了解不同类型电压测量仪器的特点和选用原则。
2.2 教学内容电压测量的基本原理电压测量方法及其适用范围电压测量仪器的类型及特点电压测量仪器的选用原则2.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
2.4 教学步骤讲解电压测量的基本原理,让学生理解电压测量的过程。
介绍不同类型的电压测量方法及其适用范围,让学生了解选择合适的测量方法的重要性。
讲解不同类型电压测量仪器的特点和选用原则,让学生了解不同仪器的适用场景。
通过示例和实验,让学生实际操作并加深对电压测量的理解。
第三章:电流测量3.1 教学目标让学生掌握电流测量的基本原理和方法。
让学生了解不同类型电流测量仪器的特点和选用原则。
3.2 教学内容电流测量的基本原理电流测量方法及其适用范围电流测量仪器的类型及特点电流测量仪器的选用原则3.3 教学方法采用讲解、示例和实验相结合的方式进行教学。
3.4 教学步骤讲解电流测量的基本原理,让学生理解电流测量的过程。
介绍不同类型的电流测量方法及其适用范围,让学生了解选择合适的测量方法的重要性。
讲解不同类型电流测量仪器的特点和选用原则,让学生了解不同仪器的适用场景。
电子测量技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电子测量技术的基本概念,掌握各种电子测量仪器的使用方法。
2. 学生能掌握电子测量过程中的误差分析及处理方法,了解电子测量数据的处理技巧。
3. 学生能了解电子测量技术在工程实践中的应用,掌握相关测量标准及规范。
技能目标:1. 学生具备正确使用电子测量仪器进行数据测量的能力。
2. 学生能够根据测量数据进行分析、处理,并解决实际测量问题。
3. 学生能够运用电子测量技术解决简单的工程问题,具备一定的实际操作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习电子测量技术,培养严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。
2. 学生在学习过程中,培养团队协作精神,学会与他人共同探讨、解决问题。
3. 学生能够关注电子测量技术的发展动态,认识到其在现代科技领域的重要地位,激发对相关领域的学习兴趣。
本课程针对高中年级学生,结合电子测量技术的学科特点,注重理论联系实际,提高学生的动手操作能力。
课程设计遵循由浅入深、循序渐进的原则,使学生在掌握基本知识的同时,能够将所学技能应用于实际测量中,培养学生的创新意识和实践能力。
通过本课程的学习,为学生进一步学习电子技术及相关领域知识打下坚实基础。
二、教学内容1. 电子测量技术概述:介绍电子测量的基本概念、分类及发展历程,使学生了解电子测量技术在现代科技中的地位与作用。
教材章节:第一章 电子测量技术概述2. 电子测量仪器及其使用方法:讲解各类电子测量仪器的原理、性能参数及操作方法,重点掌握万用表、示波器等常用仪器的使用。
教材章节:第二章 电子测量仪器及其使用方法3. 测量误差分析与数据处理:分析电子测量过程中可能出现的误差类型,探讨减小误差的方法,学习测量数据的处理技巧。
教材章节:第三章 测量误差分析与数据处理4. 电子测量技术在工程实践中的应用:介绍电子测量技术在各个领域的应用案例,使学生了解实际工程中的测量需求及解决方法。
电子测量技术基础课程设计1. 课程设计目的本课程设计旨在帮助学生掌握电子测量技术的基本知识和实践技能,培养学生的测试思维和实验操作能力,提高学生工程实践、创新能力和实验室安全意识。
2. 课程设计内容本课程设计包括以下三个部分:2.1 理论知识学习首先,学生需要学习电子测量技术的基础理论知识,包括:电子测量的基本原理、电路测量的方法和技术、各种电子元器件的电性参数测量和测试仪器的使用方法等。
同时,学生还需要了解电子测量技术在不同领域的应用,如通信、计算机、医疗、工业控制等。
2.2 实验操作训练在理论知识学习的基础上,学生需要进行相关实验操作训练。
学生可以通过DIY电子测量仪、使用数字示波器、多用表等测试工具,完成各项测量实验任务,并对所得数据进行分析和处理。
2.3 课程设计作业为了检验学生的学习成果和能力,本课程设计采用综合考核的方式,学生需要完成课程设计作业。
作业内容包括:•基于所学理论知识,编写一份电路测量方案,并进行实验测量。
•利用所学测试方法和技术,测量和分析一个电路中的各个元器件的电性参数。
•通过编写程序,使用单片机和模数转换芯片完成一个简单的数据采集和处理实验。
3. 课程设计方法在本课程设计中,采用以下教学方法:3.1 前置知识讲解对于不同难度和复杂度的知识,教师可采用多种方式进行前置知识讲解,比如PPT讲解、互联网资源分享、小组讨论、案例讲解等等。
3.2 实验操作训练在实验室中引导学生进行实验操作训练,以提高学生的实验技能和安全意识。
实验操作训练内容应根据学生的水平和能力进行调整和安排。
3.3 课程设计作业教师要根据每个学生的实际情况,为学生制定个性化的课程设计作业。
学生完成作业后,要及时给予批评和指导,以帮助学生不断提高。
4. 教学评价采用多种教学评价方法,包括:•考试:通过考试测评学生掌握电子测量技术的基本理论知识和实验技能。
•课程设计报告:要求学生总结和归纳课程设计过程中的实验数据和结果,提出改进方案和思考。
电子测量电子教案第一章:电子测量概述1.1 电子测量的定义1.2 电子测量的重要性1.3 电子测量的分类1.4 电子测量的应用领域第二章:测量误差与数据处理2.1 测量误差的定义与分类2.2 测量误差的来源与减小方法2.3 数据处理的基本方法2.4 测量数据的可靠性评估第三章:电子测量仪器与设备3.1 电子测量仪器的基本原理与分类3.2 常见的电子测量仪器及其应用3.3 电子测量设备的选择与使用注意事项3.4 电子测量仪器的维护与保养第四章:电压与电流的测量4.1 电压测量原理与方法4.2 电流测量原理与方法4.3 电压与电流测量仪器的选择与使用4.4 电压与电流测量实例第五章:频率与时间的测量5.1 频率测量原理与方法5.2 时间测量原理与方法5.3 频率与时间测量仪器的选择与使用5.4 频率与时间测量实例第六章:电阻与电导的测量6.1 电阻测量原理与方法6.2 电导测量原理与方法6.3 电阻与电导测量仪器的选择与使用6.4 电阻与电导测量实例第七章:电容与电感的测量7.1 电容测量原理与方法7.2 电感测量原理与方法7.3 电容与电感测量仪器的选择与使用7.4 电容与电感测量实例第八章:频率分析与频谱测量8.1 频率分析的基本原理8.2 频谱测量方法与技术8.3 频率分析与频谱测量仪器的选择与使用8.4 频率分析与频谱测量实例第九章:网络分析与网络参数测量9.1 网络分析的基本概念9.2 网络参数的测量方法9.3 网络分析仪的选择与使用9.4 网络参数测量实例第十章:数字信号测量与分析10.1 数字信号测量原理10.2 数字信号分析方法10.3 数字信号测量与分析仪器的选择与使用10.4 数字信号测量与分析实例第十一章:现代电子测量技术11.1 自动化测量技术11.2 虚拟仪器技术11.3 网络测量技术11.4 微电子测量技术第十二章:测量数据的可视化与处理12.1 数据可视化原理与技术12.2 数据处理软件与应用12.3 测量数据的可视化实例第十三章:电磁兼容性测量13.1 电磁兼容性的基本概念13.2 电磁干扰的来源与抑制13.3 电磁兼容性测量方法与设备13.4 电磁兼容性测量实例第十四章:环境与安全测量14.1 环境测量的目的与方法14.2 安全测量的原理与技术14.3 环境与安全测量设备的选用14.4 环境与安全测量实例第十五章:电子测量技术在工程实践中的应用15.1 电子测量在通信工程中的应用15.2 电子测量在电子制造中的应用15.3 电子测量在电力系统中的应用15.4 电子测量在科研与教育中的应用重点和难点解析本电子测量电子教案涵盖了电子测量的基本概念、测量误差、数据处理、电子测量仪器与设备、电压与电流的测量、频率与时间的测量、电阻与电导的测量、电容与电感的测量、频率分析与频谱测量、网络分析与网络参数测量、数字信号测量与分析、现代电子测量技术、测量数据的可视化与处理、电磁兼容性测量、环境与安全测量以及电子测量技术在工程实践中的应用等多个方面。
电子测量电子教案一、教学目标1. 了解电子测量的基本概念、方法和应用。
2. 掌握常用电子测量仪器的基本原理和使用方法。
3. 学会分析电子测量数据,提高电子测量技能。
二、教学内容1. 电子测量概述电子测量的定义、分类和特点电子测量技术的发展趋势2. 电子测量仪器常用电子测量仪器的基本原理电子测量仪器的主要性能指标电子测量仪器的选用和使用方法3. 信号测量与分析信号的分类及其特点信号测量方法及原理信号分析技术及应用4. 电子测量数据处理数据采集与处理方法误差分析与补偿技术数据展示与分析5. 电子测量实验常用电子测量仪器的操作练习典型信号的测量与分析综合测量实验设计与实践三、教学方法1. 讲授法:讲解电子测量的基本概念、原理和方法。
2. 实验法:操作电子测量仪器,进行实际信号测量与分析。
3. 案例分析法:分析实际电子测量案例,提高学生解决问题的能力。
4. 小组讨论法:分组讨论,培养学生的团队协作能力。
四、教学资源1. 教材:电子测量相关教材。
2. 实验室设备:电子测量仪器、信号发生器、示波器等。
3. 多媒体课件:讲解电子测量的基本概念、原理和实例。
4. 网络资源:介绍电子测量技术的发展趋势及相关资讯。
五、教学评价1. 平时成绩:课堂表现、实验报告、作业等。
2. 实验操作考核:操作电子测量仪器的能力。
3. 课程论文:分析实际电子测量案例,提出解决方案。
4. 期末考试:考察电子测量的基本概念、方法和应用。
六、教学安排1. 课时:本课程共计32课时,其中理论讲授16课时,实验操作16课时。
2. 教学进度安排:电子测量概述(2课时)电子测量仪器(4课时)信号测量与分析(6课时)电子测量数据处理(4课时)电子测量实验(8课时)七、教学实践1. 实验室实践:引导学生操作电子测量仪器,进行实际信号测量与分析。
2. 课程设计:让学生结合所学知识,设计综合测量实验。
3. 课外实践:鼓励学生参与电子测量相关的科研项目或课外实践活动。
电子测量原理第二版课程设计第一章引言本课程的主要目的是为学生提供电子测量的基本知识和技能,并驱使学生掌握各种常用的电子测量仪器和测试技术。
第二章仪器和设备本章介绍了本课程所需的仪器和设备,包括交流电桥、数字万用表、示波器、信号发生器等,并对它们的工作原理和使用方法进行了详细的解析。
交流电桥交流电桥是电子测量中常用的测量电阻、电容、电感等参数的仪器。
它可以测量直流电路中难以测量的小电阻值和大电容值。
交流电桥的工作原理是利用交流信号对电路中物理量的变化进行测量。
数字万用表数字万用表是一种使用数字显示的通用测试仪器。
它可以测量电压、电流、电阻、频率等参数。
数字万用表具有稳定、精确、灵敏度高、易读取等特点。
示波器示波器是一种测试电子信号的仪器,可以显示时间和电压之间的关系曲线。
示波器是测量电子信号特性和进行故障分析的重要工具之一。
信号发生器信号发生器可以产生各种复杂的电子信号,用于测试和测量电子设备的性能。
信号发生器的输出频率、幅度、相位等参数可以手动或自动调整,便于进行实验和测试。
第三章电阻的测量本章介绍了电阻的基本概念和测量方法,包括欧姆定律的运用、电桥测量法、数字万用表测量法等,并且通过实验演示了电阻测量的过程和注意事项。
第四章电容的测量本章介绍了电容的基本概念和测量方法,包括对称电桥测量法、交流电桥测量法、数字万用表测量法等,并且通过实验演示了电容测量的过程和注意事项。
第五章电感的测量本章介绍了电感的基本概念和测量方法,包括交流电桥测量法、响应波形测量法、微分电路测量法等,并且通过实验演示了电感测量的过程和注意事项。
第六章非电量测量本章介绍了一些非电量测量的方法和技术,包括温度测量、流量测量、压力测量、光电测量等,并且介绍了各种测量仪器的使用方法和注意事项。
第七章课程总结本章对全书的内容进行了总结和归纳,回顾了电子测量的重要性和基本知识,并向学生介绍了电子测量技术的未来发展方向和趋势。
结论电子测量是一门很重要的学科,它不仅在电子工程领域中有着广泛的应用,同时也在各个行业中发挥着重要的作用。
电子测量原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电子测量原理的基本概念,如测量误差、分辨率、灵敏度等;2. 使学生了解各种电子测量仪器的功能、原理及应用范围;3. 帮助学生掌握电子测量系统搭建与调试的方法。
技能目标:1. 培养学生运用电子测量仪器进行数据采集、处理和分析的能力;2. 培养学生设计简单电子测量系统的能力;3. 提高学生在实际操作中解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子测量原理的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生严谨、细致的科学态度,注重团队合作;3. 引导学生关注电子测量技术在生活中的应用,提高社会责任感。
课程性质分析:本课程为电子测量原理课程设计,注重理论联系实际,强调实践操作能力。
课程内容紧密结合教材,旨在提高学生的实际操作能力和综合运用能力。
学生特点分析:学生为高年级本科生,具有一定的电子基础知识,具备初步的实验操作能力。
学生对电子测量原理有一定了解,但对实际应用尚缺乏深入了解。
教学要求:1. 理论教学与实验操作相结合,提高学生的实际操作能力;2. 引导学生通过小组讨论、实验总结等形式,深入理解电子测量原理;3. 注重培养学生的创新能力,鼓励学生进行探索性实验。
二、教学内容1. 电子测量原理概述:介绍电子测量的基本概念、分类及发展趋势,对应教材第一章内容。
- 测量误差与测量不确定度- 电子测量仪器的分类与原理- 电子测量技术的发展趋势2. 常用电子测量仪器及其原理:详细讲解示波器、信号发生器、万用表等常用电子测量仪器的原理与使用方法,对应教材第二章内容。
- 示波器的原理与应用- 信号发生器的原理与应用- 万用表的原理与应用3. 电子测量系统设计与搭建:介绍电子测量系统的设计方法、搭建与调试技巧,对应教材第三章内容。
- 电子测量系统的设计方法- 电子测量系统的搭建与调试- 电子测量系统抗干扰技术4. 电子测量实验操作:组织学生进行实际操作,巩固所学知识,对应教材第四章内容。
目录1. 总述 (3)2. 数字钟的设计原理 (4)3. 部分电路的设计 (5)3.1震荡器电路 (5)3.2计数器的设计 (6)3.3译码显示电路 (7)3.4校时电路 (7)4. 总体电路图设计 (8)5. 安装与调试 (9)6. 主要应用器材 (9)7. 心得体会 (9)参考文献 (10)数字钟的设计一、总述随着电子技术飞速的发展,越来越多的电子产品应运而生,慢慢的简单、精确、微小,一步一步接近于高新技术。
电子产品的不断发展和更新变化使现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
数字钟已成为人们日常生活中:必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、集成电路有体积小、功耗小、功能多、携带方便等优点,,因此在许多电子设备中被广泛使用。
电子钟是人们日常生活中常用的计时工具,而数字式电子钟又有其体积小、重量轻、走时准确、结构简单、耗电量少等优点而在生活中被广泛应用,因此本次设计就用数字集成电路和一些简单的逻辑门电路来设计一个数字式电子钟,使其完成时间及星期的显示功能。
多功能数字钟采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。
具有时间显示、校正作用。
走时准确、显示直观、精度、稳定等优点。
电路装置十分小巧,安装使用也方便。
同时在日期中,它以其小巧,价格低廉,走时精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受广大消费的喜爱本次设计以数字电子为主,分别对1S时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示、整点报时及校时电路进行设计,然后将它们组合,来完成时、分、秒的显示并且有整点报时和走时校准的功能。
并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。
电路主要使用集成计数器,例如74ls48、74ls90、NE555,例如74ls48,LED数码管及各种门电路和基本的触发器等,电路使用USB供电,很适合在日常生活中使用。
数字钟已成为人们日常生活中不可少的必需品,给人们的生活,学习,工作带来极大的方便。
本文介绍的数字钟是一种利用数字电路来显示时、分、秒的装置,与传统的机械钟相比,它具有走时准确,性能稳定,显示直观,无机械转动装置等特点。
二、数字钟的设计原理数字钟实际上是一个对标准频率进行计数的计数电路,由于计数的起始时间不可能与标准时间(如北京时间)一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
构成方框图如下:图1我们可以从图中得知,数字钟电路主要由震荡器、校时电路、时分秒计数器、译码显示器构成。
它们的工作原理是:由震荡器产生的高频脉冲信号作为数字钟的时间基准,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,该信号作为分计数器的脉冲信号,分计数器也采用60进制计数器,每累计60分钟发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到时计数器,时计数器采用12进制计数器。
译码显示电路将时、分、秒计数器的输出状态送到七段译码显示器,通过六位LED 七段显示器显示出来。
校时电路用来对时、分显示数字进行调整。
三、部分电路的设计1.震荡器电路震荡器电路是数字钟的核心,主要用来产生时间标准信号,数字钟的精度,主要取决于时间标准信号的频率及稳定度。
一般来说,震荡器的频率越高,计时精度越高。
通常采用石英晶体震荡器经过分频得到这一信号,也可采用由门电路或555定时器构成的多谐震荡器作为时间标准信号源。
本设计方案采用的是集成电路定时器555与RC 组成的多谐震荡器,如下图所示:图2 接通电源后,电容C1被充电,Vc1上升,当Vc1上升到2/3Vcc 时,触发器被复位,同时放电BJTT 导通,此时Vo 为低电平,电容C1通过R 和T 放电,使Vc1下降。
当Vc1下降到1/3Vcc 时,触发器又被复位,Vo 翻转为高电平,电容C1放电所需要的时间为:t1=RC1ln2=0.7R1C1C 10μF R 68kv o当C1放电结束是,T截止,Vcc将通过R1,R2向电容器C1冲电,Vcc由1/3Vcc 上升到2/3Vcc所需要的时间为:t2=(R1+R2)C1ln2=0.7(2R1+R2)C1当Vc上升到2/3Vcc是,触发器又发生翻转。
如此周而复始,在输出端就得到一个周期性的方波,其频率为:f=1/(t1+t2)=1.43/(2R1+R2)C1这里设震荡频率f=1Hz。
2.计数器的设计有了时间标准“秒”信号后,就可以根据设计要求设定时、分、秒计数器:分和秒计数器都采用60进制计数器,计数规律均为00,01,02------58,59,00,01------,这里均选用十进制计数器74LS90。
74LS90有两个置零度端,通过与输出信号连接得到任意小于十进制的计数器。
例如六进制计数器。
然后与十进制计数器级联可得到六十进制计数器。
小时计数器是一个“23翻0”的特殊计数器,即当数字钟运行到23时59分59秒时,秒的个位计数器再输入一个秒脉冲,数字钟自动显示为00时00分00秒。
通过两个十进制计数器的级联构成一个一百进制的计数器。
然后通过输出控制可得到二十四进制计数器。
把第一个计数器的Qb和第二个计数器的Qc连接到两个置零度端,并且两个芯片的置零度端连接,这样计数器到二十四时计数器就清零,就得到二十四进制计数器。
图 3 60进制计数电路图 4 24进制计数电路3.译码显示电路译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地放映出来,被人们的视觉器官所接受,它的任务就是将计数器输出的8421BCD码译成数码器显示所需要的高低电平。
这里所选用的译码器就是常用的BCD译码/驱动器74LS48,其中A1、A2、A3、A4与计数器的四个输出端按设计要求相连或接地,a、b、c、d、e、f、g则与七段数码显示器对应端相连。
具体电路图见总图部分。
图54.校时电路校时电路是在刚接通电源或钟表走时出现误差时进行时间校准,本电路只对分和秒进行校准。
校时电路要求各种校准必须互不影响,即在小时校正时不影响分和秒的正常计数;在分校正时不影响小时和秒的正常计数。
校时方式有“快校时”和“慢校时”两种,“快校时”是通过开关控制,使计数器对1Hz的校时脉冲计数,“慢校时”是手动产生单脉冲作为校时脉冲。
具体电路如下图所示:其中S1为校“分”用的控制开关,S2为校“时”用的控制开关,校时脉冲采用分频器输出的1Hz脉冲,当S1或S2分别为“0”时可进行“快校时”。
如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供,则可进行“慢校时”图6四、总体电路图设计根据设计原理方框图将各部分电路连接起来则构成了总体电路图,如下图所示:图7五、安装与调试由数字钟系统的原理方框图按照信号的流向分级安装,逐级级联,级联时如果出现时序配合不同步,或尖峰脉冲干扰,引起逻辑混乱,可以增加多级逻辑门来延时。
如果显示字符变化很快,模糊不清,可能是由于电源电流的跳变引起的,可在集成电路器件的电源端Vcc加退耦滤波电容,通常用几十微法的大电容与0.01uF的小电容相并联。
经过联调并纠正设计方案中的错误和不足之处后,再测试电路的逻辑功能是否满足设计要求。
在焊接过程中由于万用版的面积小了,所以我采用了大量的杜邦线连接。
而且焊接的也太密集,以后我们要汲取这个教训。
在测试555多谐震荡器时,实际产生的脉冲与理论上的有一些出入。
而且考虑到元件本身精度的问题。
我们为了简单起见没有接电位器,而是采用实验获得参数的办法。
同理论可知,当电容已知,周期跟电阻呈线性关系。
用多组数据测量周期,然后列方程的到参数。
最后由于时间的关系,校时电路没有成功,只能通过仿真获得。
六、主要实验器材BCD-七段显示译码器 74LS48 6片;十进制计数器 74LS90 6片;共阴数码显示器 6个;集成电路定时器 NE555 1片。
七、心得体会这次我做的是数字钟的设计,然而,要完成一个课题的设计要涉及到许多方面的知识。
通过上网查询和查阅相关书籍资料,让我知道了大量关于数字钟设计的知识,同时又重新将从前学过的知识复习了一遍,做到对各个集成块的引脚功能和工作原理都很清晰。
从而让我更深一步掌握了时序逻辑电路的功能,学会了做课程设计的一般步骤。
首先我制定出自己的设计方案,其次详细设计每一部分的电路,最后再根据原理方框图连接电路。
这不仅培养了我独立分析和解决实际问题的能力,同时也为以后的电路设计打好了基础。
当然,在整个课程设计中,我们也遇到了许多的难题。
例如显示器无法正常显示数字,刚开始我们还以为是线路接法存在问题,经过仔细检查还是未得到解决,后来猜想是不是显示器本身存在问题,拿来万用表,经过检查,果然,猜想正确,个别接线柱有问题,但至于导致显示器无法正常显示的原因,后来想起是因为没有串联电阻导致电流过大而引起的,发现问题后,重新接上电阻问题得到了解决,也松了一口气,但是问题一个接一个,显示数字倒是没有问题了,但是数字无法进位,仔细调试了半天还是不能解决,最后反复检查电路,才弄明白原来是校时电路的接法存在一点问题,改正之后问题也再次得到了解决。
就这样,经过我们不懈的努力,解决了一个又一个的问题,最后,终于完成了数字时钟的设计。
过程是艰辛的,但结果是令人兴奋的,看着自己设计的东西一分一秒的走着,心理觉得非常有成就感,这两个星期的努力并没有付诸东流。
虽然实验已经告一段落,但是我们学习的道路还很长。
此次实验让我明白不论是在做实验还是在今后的学习中,都应该有一种坚定不移不达目的不罢休的信念,只有这样才能达到自己的最终目标!参考文献[1] 伍时和.数字电子技术基础.清华大学出版社.2009[2] 吴有宇.模拟电子技术基础.清华大学出版社.2009[3] 邹虹.数字电路与逻辑设计.人民邮电出版社.2004[4] 卢结成.电子电路实验及应用课题设计.中国科学技术大学出版社.2002[5] 邱关源.电路.高等教育出版社.2006年。