数字钟的设计与制作过程

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数字钟的设计与制作

数字钟的设计与制作

数字钟的设计与制作一.指标要求:1.显示时、分、秒。

.采用24小时制。

2.具有校时功能,可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

3.为了保证计时准确、稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

二.设计计算:1.总体方案设计:画出总体方框图原理框图并给出说明。

数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)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。

通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。

总体方案设计如图(1)所示。

图(1)2.单元电路设计:各功能块电路图,各部分定性说明以及计算分析。

晶体振荡器电路:给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,可保证数字钟的走时准确及稳定。

石英晶体振荡器如图(2)所示,采用反向器等元件构成。

利用一个与非门的自我反馈使它工作在线性状态,然后利用石英晶体JU来控制震荡频率,电阻为反馈元件,电容C防止寄生振荡。

图(2)分频器电路:由于石英晶体产生较高的32768HZ的频率,而电子钟需要秒脉冲,可采用分频电路实现,具体电路图如(3)所示。

先经过3次十六分频,在经过一次八分频最后得到脉冲信号。

图(3)时间计数单元:因为电子钟有秒、分、时组成,分别60、60和24进制。

采用一片4520接成60进制,4520的第一组4位二进制接成秒的个位,另一组接成秒的十位,“分”也为60 进制,“时”为24 进制。

这两种进制的次序和二进制完全相同, 只是模数不是2 的整幂。

采用反馈置零法清零, 先按二进制计数器串联起来构成计数器, 当计数状态达到所需的脉冲模值后, 经过电路译码、反馈、产生复位脉冲将计数器清零, 然后重新开始进行下一个循环。

(1)60 进制计数器。

电路如图(4)所示。

4520的第一组4 位二进制构成10 进制, 第二组4 位二进制构成6 进制, 因为二组都为16 进制, 而4520具有异步清零的功能。

设计制作电子时钟

设计制作电子时钟

设计制作简易数字钟一、设计要求1、设计一振荡源,用于产生1Hz的脉冲信号;2、能完成从00时00分00秒到23时59分59秒走时,并实时显示时、分、秒;3、具有手动校时、校分、校秒功能。

发挥部分:具有正点报时功能。

要求在59分58秒开始报时,持续5秒钟。

二、总体设计方案1、方案选择数字钟实际上是由一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路为主要部分构成的。

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。

通常使用石英晶体振荡器电路来构成数字钟的标准时间基准信号。

数字钟的组成框图如下图所示。

数字钟计时周期是24,因此必须设置24 计数器,秒、分、时由七段数码管显示。

为使数字钟走时与标准时间一致,校时电路是必不可少的。

设计中采用状态机控制校时,通过切换开关用秒脉冲或手动按键产生脉冲先后对“时” “分” “秒”计数器进行校时操作。

2、数字钟的构成(1)数字钟的构成:振荡器、分频器、计数器、译码器、LED数码管显示器等几部分。

附加功能的实现还需采用T’触发器及与门和或门及蜂鸣器组成报时电路。

(2)数字钟的时、分、秒实际上就是由一个24 进制计数器(00-23),两个60 进制计数器(00-59)级联构成。

设计数字钟实际上就是计数器的级联。

(3)芯片选型:由于24进制、60进制计数器均由集成计数器级联构成,且都包含有基本的十进制计数器,从设计简便考虑,芯片选择十进制计数器74LS390。

3、元器件列表:型号74LS00、74LS04、74LS08、74LS21、74LS32、74LS47、74LS74、74LS86、74LS390、CD4068、CD4060、CD4511。

晶体管8050、510欧姆电阻、LED、轻触开关、自锁开关、蜂鸣器、10p电容、晶振32768、10M电阻。

三、系统工作原理1、主计数部分原理图图1主计数部分原理图如图所示,用两个十进制计数器74LS390组成60进制计数器和24进制计数器,分别用于对分、秒和时的计数。

电子数字钟的设计与制作

电子数字钟的设计与制作

电子数字钟的设计与制作
设计和制作电子数字钟的步骤如下:
1. 确定需求:确定所要设计的电子数字钟的功能要求,如显示时间、日期、闹钟功能等。

2. 选取器件:选取合适的微控制器、显示屏、时钟芯片、按键等器件。

微控制器需要具备足够的处理能力和接口,以便于控制显示屏和处理输入信号。

3. 硬件设计:根据选取的器件,设计电路图和PCB布局。


括时钟电路、显示电路、按键电路、电源供电电路等。

4. 软件开发:编写嵌入式软件程序,实现时钟的各种功能。

包括处理时间的计算与显示、闹钟功能的设置与触发、用户界面的交互等。

5. 制作电路板:利用电子设计软件将电路图转化为PCB文件,并进行打样加工,制作出电路板。

6. 组装调试:根据设计好的布局,将所选取的器件焊接到电路板上。

完成后进行电路的检查、组装和连线等工作。

7. 软件烧录:通过编程器将软件程序烧录到微控制器中。

8. 调试测试:进行电源接入,对时钟的各个功能进行测试调试,确保其正常运行。

9. 外壳设计与制作:设计合适的外壳以保护电子数字钟,可以采用3D打印、注塑等方式制作外壳。

10. 最终装配与测试:将完整的电子数字钟进行装配,并进行
最后的测试以确保其功能正常。

6.1.2数字钟设计的方法和步骤(精)

6.1.2数字钟设计的方法和步骤(精)
消费电子产品设计
主讲老师:裴焕宇

第六章 数字钟设计与制作
二、数字钟设计的方法和步骤
( 一)数字钟设计概述 设计数字钟 要根据设计目的、设计任务对数字钟性能指标的要求,确定 整机电路的方框流程图。再根据流程图设计各部分单元电路,在单元电路 设计中,首先画出单元电路图,根据电路图要确定原件的型号、性能参数 并合理地选择这些原件。 (二)数字钟设计步骤
功能要求:24小时为一个周期显 示分秒时。计时、校时、整点报 时,具有单独校时功能,计时过 程有报时功能,当时间到达整点 前5秒开始蜂鸣报时。为保证计时 的稳定和稳定准确,由晶体整荡 器提供基准信号。
第 4
1.整机方框图设计

译码驱动
译码驱动
译码驱动
译码驱动
译码驱动
译码驱动
驱动驱动
星期
时十位
时个位

图: 1
图:2
C1 0.01 F G1 G2
工作原理:G1CMOS非门输出电压U1与晶体、电 容、电阻组成振荡电路。G2的功能是整形,将U1 近似正弦波,整形为方波U2输出。输出反馈电阻 R1为G2提供偏置,使电路工作在放大区,使非门近 似于高增益的反相放大器。C1C2与晶体构成谐振网 络,完成对振荡频率的控制功能,并有180度的相 移。从而和非门组成正反馈网络,实现振荡器功 能。晶体具有较高的频率稳定性和准确性,频率 越高准确度越高,选石英振荡器的频率为4MHZ振 荡器的输出频率为4MHZ,保证了系统的稳定度。
1 2 3 4 5 6 7 8
4518
16 15 14 13 12 11 10 9
470Ω
第 7
4. 计数译码显示电路设计
右图为七段显示电路和计数译码器。 在确定了标准“秒”的时间信号后,可根据 60进制分别确定“分”和“时”及24小时为一 天的周期计数,正确连接就可以将计数器 的状态经译码器译码,通过显示器显示。 “秒”“分”“时”三个显示电路原理如图所示。

单片机实验报告数字时钟设计报告

单片机实验报告数字时钟设计报告

单片机实验报告数字时钟设计报告一、实验目的本次单片机实验的目的是设计并实现一个基于单片机的数字时钟。

通过该实验,深入了解单片机的工作原理和编程方法,掌握定时器、中断、数码管显示等功能的应用,提高综合运用知识解决实际问题的能力。

二、实验原理1、单片机选择本次实验选用了常见的 51 系列单片机,如 STC89C52。

它具有丰富的资源和易于编程的特点,能够满足数字时钟的设计需求。

2、时钟计时原理数字时钟的核心是准确的计时功能。

通过单片机内部的定时器,设定合适的定时时间间隔,不断累加计时变量,实现秒、分、时的计时。

3、数码管显示原理采用共阳或共阴数码管来显示时间数字。

通过单片机的 I/O 口控制数码管的段选和位选信号,使数码管显示相应的数字。

4、按键控制原理设置按键用于调整时间。

通过检测按键的按下状态,进入相应的时间调整模式。

三、实验设备与材料1、单片机开发板2、数码管3、按键4、杜邦线若干5、电脑及编程软件(如 Keil)四、实验步骤1、硬件连接将数码管、按键与单片机开发板的相应引脚通过杜邦线连接起来。

确保连接正确可靠,避免短路或断路。

2、软件编程(1)初始化单片机的定时器、中断、I/O 口等。

(2)编写定时器中断服务程序,实现秒的计时。

(3)设计计时算法,将秒转换为分、时,并进行进位处理。

(4)编写数码管显示程序,将时间数据转换为数码管的段选和位选信号进行显示。

(5)添加按键检测程序,实现时间的调整功能。

3、编译与下载使用编程软件将编写好的程序编译生成可执行文件,并下载到单片机中进行运行测试。

五、程序设计以下是本次数字时钟设计的主要程序代码片段:```cinclude <reg52h>//定义数码管段选码unsigned char code SEG_CODE ={0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90};//定义数码管位选码unsigned char code BIT_CODE ={0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10,0x20, 0x40, 0x80};//定义时间变量unsigned int second = 0, minute = 0, hour = 0;//定时器初始化函数void Timer_Init(){TMOD = 0x01; //定时器 0 工作在方式 1 TH0 =(65536 50000) / 256; //定时 50ms TL0 =(65536 50000) % 256;EA = 1; //开总中断ET0 = 1; //开定时器 0 中断TR0 = 1; //启动定时器 0}//定时器 0 中断服务函数void Timer0_ISR() interrupt 1{TH0 =(65536 50000) / 256;TL0 =(65536 50000) % 256;second++;if (second == 60){second = 0;minute++;if (minute == 60){minute = 0;hour++;if (hour == 24){hour = 0;}}}}//数码管显示函数void Display(){unsigned char i;for (i = 0; i < 8; i++)P2 = BIT_CODEi;if (i == 0){P0 = SEG_CODEhour / 10;}else if (i == 1){P0 = SEG_CODEhour % 10;}else if (i == 2){P0 = 0xBF; //显示“”}else if (i == 3){P0 = SEG_CODEminute / 10;else if (i == 4){P0 = SEG_CODEminute % 10;}else if (i == 5){P0 = 0xBF; //显示“”}else if (i == 6){P0 = SEG_CODEsecond / 10;}else if (i == 7){P0 = SEG_CODEsecond % 10;}delay_ms(1);//适当延时,防止闪烁}}//主函数void main(){Timer_Init();while (1){Display();}}```六、实验结果与分析1、实验结果将程序下载到单片机后,数字时钟能够正常运行,准确显示时、分、秒,并且通过按键可以进行时间的调整。

数字钟的设计与制作过程

数字钟的设计与制作过程

数字钟的设计与制作一、设计指标1. 显示时、分、秒。

2. 可以24小时制或12小时制。

3. 具有校时功能,可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4. 具有正点报时功能,正点前10秒开始,蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

(选做)5. 为了保证计时准确、稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

二、设计要求1. 画出总体设计框图,以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成,标出各个模块之间互相联系,时钟信号传输路径、方向和频率变化,并以文字对原理作辅助说明。

2. 设计各个功能模块的电路图,加上原理说明。

3. 选择合适的元器件,并选择合适的输入信号和输出方式,在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路。

在确保电路正确性的同时,输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

(也可选用Mutisim仿真)4. 在验证各个功能模块基础上,对整个电路的元器件和布线,进行合理布局,进行整个数字钟电路的接线调试。

三、制作要求自行在面包板上装配和调试电路,能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题,并加以解决。

四、设计报告要求1. 格式要求(见附录1)2. 内容要求①设计指标。

②画出设计的原理框图,并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。

③列出元器件清单,并画出管脚分配图和芯片引脚图。

④画出各功能模块的电路图,加上原理说明(如2、5进制到10进制转换,10进制到6进制转换的原理,个位到十位的进位信号选择和变换等)。

⑥画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画,关键的连接应单独画出,计数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法,但集成块的引脚须按实际位置画,并注明名称)。

⑦数字钟的运行结果和使用说明。

提出建议。

五、仪器与工具1. 直流电源1台。

2. 四连面包板1块。

3. 数字示波器(每两人1台)4. 万用表(每班2只)。

5. 镊子1把。

6. 线剥钳1把。

数字钟的设计与制作

数字钟的设计与制作

数字钟的设计与制作摘要系统使用EDA技术设计了数字钟,采用硬件描述语言VHDL按模块化方式进行设计,然后进行编程,时序仿真等。

利用VHDL语言完成了数字钟的设计。

该数字钟能实现时、分、秒计数的显示功能,且以24小时循环计时。

整个系统结构简单,使用方便,功能齐全,精度高,具有一定的开发价值。

关键字数字钟;EDA;VHDL;目录1引言 (1)1.1课题的背景、目的 (1)1.2设计的内容 (1)2 EDA、VHDL简介 (2)2.1EDA技术 (2)2.2硬件描述语言——VHDL (2)★VHDL的简介 (2)★VHDL语言的特点 (2)★VHDL的设计流程 (3)3 数字钟设计 (4)3.1数字钟的工作原理 (4)3.2晶体振荡器 (5)3.3分频器电路 (6)3.4时、分、秒计数器电路 (6)4 系统仿真 (9)1.秒表计数器电路仿真图 (9)2.小时计数器电路仿真图 (9)3.分计数器电路仿真图 (10)结束语 (11)致谢 (12)参考文献 (13)附录 (14)1 引言随着社会的发展,科学技术也在不断的进步。

特别是计算机产业,可以说是日新月异,数字钟作为计算机的一个组成也随之逐渐进入人们的生活,从先前的采用半导体技术实现的数字钟到现在广泛应用的采用高集成度芯片实现的数字钟。

数字钟正在向着功能强,体积小,重量轻等方向不断发展,本设计主要介绍的是一个基于超高速硬件描述语言VHDL对数字钟中显示电路进行编程实现。

近年来,集成电路和计算机应用得到了高速发展,现代电子设计技术已迈入一个崭新的阶段,具体表现在:(1)电子器件及其技术的发展将更多地趋向于为EDA服务;(2)硬件电路与软件设计过程已高度渗透;(3)电子设计技术将归结为更加标准、规范的EDA 工具和硬件描述语言VHDL的运用;(4)数字系统的芯片化实现手段已成主流。

因此利用计算机和大规模复杂可编程逻辑器件进行现代电子系统设计已成为电子工程类技术人员必不可少的基本技能之一。

数字钟的设计

数字钟的设计

数字钟的设计引言数字钟是一种常见的时钟设计,它能够以数字形式显示时间,方便人们获取准确的时间信息。

本文将介绍数字钟的设计原理、硬件与软件实现,并提供一个示例设计的步骤指南。

设计原理数字钟的设计原理基于计数器和显示器。

计数器用于记录时间,而显示器用于将记录的时间以数字形式显示出来。

一般情况下,数字钟主要涉及到以下几个方面的设计:1.时钟电路:时钟电路是数字钟的核心组成部分,它通过稳定的振荡器产生一个稳定的时钟信号,以确保数字钟的准确性。

2.计数器电路:计数器电路用于记录时间。

它可以根据时钟信号来递增或递减计数值,并将计数值转换成小时、分钟和秒钟等形式。

3.显示器电路:显示器电路用于将计数器记录的时间以数字形式显示出来。

常见的显示器电路包括七段数码管、LCD显示屏等。

硬件设计在数字钟的硬件设计中,需要考虑以下几个方面:1.选取合适的时钟电路:选择合适的时钟电路非常重要,它直接影响到数字钟的准确性。

常用的时钟电路包括晶振电路和石英钟电路等。

2.选择合适的计数器芯片:选择合适的计数器芯片能够简化数字钟的设计。

常见的计数器芯片有74HC4017、CD4510等。

3.选择合适的显示器:根据设计需求选择合适的显示器。

七段数码管是常用的显示器,它能够以数字形式显示时间。

另外,LCD显示屏也是常见的选择之一。

软件设计数字钟的软件设计主要涉及到以下几个方面:1.程序框架设计:设计程序框架能够清晰地组织代码,使得代码具有良好的可读性和可维护性。

可以使用面向对象的思想设计程序框架,将时钟和显示器等抽象为对象,方便调用和管理。

2.时钟管理:设计一个时钟管理模块,用于控制时钟的计数和显示。

该模块需要根据计数器的计数值来更新显示器的显示。

3.用户交互设计:如果有需要,可以设计用户交互模块,允许用户设置时间等功能。

可以通过按键输入实现用户与数字钟的交互。

示例设计以下是一个简单的数字钟设计的示例步骤指南:1.选择合适的时钟电路,比如使用一个晶振电路作为时钟源。

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数字钟的设计与制作
一、设计指标
1. 显示时、分、秒。

2. 可以24小时制或12小时制。

3. 具有校时功能,可以对小时和分单独校时,对分校时的时候,停止分向小时
进位。

校时时钟源可以手动输入或借用电路中的时钟。

4. 具有正点报时功能,正点前10秒开始,蜂鸣器1秒响1秒停地响5次。

(选
做)
5. 为了保证计时准确、稳定,由晶体振荡器提供标准时间的基准信号。

二、设计要求
1. 画出总体设计框图,以说明数字钟由哪些相对独立的功能模块组成,标出各
个模块之间互相联系,时钟信号传输路径、方向和频率变化,并以文字对原理作辅助说明。

2. 设计各个功能模块的电路图,加上原理说明。

3. 选择合适的元器件,并选择合适的输入信号和输出方式,在面包板上接线验
证、调试各个功能模块的电路。

在确保电路正确性的同时,输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。

(也可选用Mutisim仿真)
4. 在验证各个功能模块基础上,对整个电路的元器件和布线,进行合理布局,
进行整个数字钟电路的接线调试。

三、制作要求
自行在面包板上装配和调试电路,能根据原理、现象和测量的数据检查和发现问题,并加以解决。

四、设计报告要求
1. 格式要求(见附录1)
2. 内容要求
①设计指标。

②画出设计的原理框图,并要求说明该框图的工作过程及每个模块的功能。

③列出元器件清单,并画出管脚分配图和芯片引脚图。

④画出各功能模块的电路图,加上原理说明(如2、5进制到10进制转换,10
进制到6进制转换的原理,个位到十位的进位信号选择和变换等)。

⑥画出总布局接线图(集成块按实际布局位置画,关键的连接应单独画出,计
数器到译码器的数据线、译码器到数码管的数据线可以简化画法,但集成块的引脚须按实际位置画,并注明名称)。

⑦数字钟的运行结果和使用说明。

⑧设计总结:设计过程中遇到的问题及解决办法;设计过程中的心得体会;对
课程设计的内容、方式等提出建议。

五、仪器与工具
1. 直流电源1台。

2. 四连面包板1块。

3. 数字示波器(每两人1台)
4. 万用表(每班2只)。

5. 镊子1把。

6. 线剥钳1把。

7. 斜口钳1把。

8. 螺丝刀2把。

六、器件与连线
1. 共阳八段数码管6个。

2. 74LS51集成块1块。

3. 74LS47集成块6块。

4. 74LS74集成块1块。

5. 74LS390集成块3块。

6. 74LS08集成块1块。

7. 74LS00集成块2块。

8. CD4060集成块1块。

9. 10MΩ电阻5个。

10. 470Ω电阻6个。

11. 30p 电容2个。

12. 时钟晶体1个。

13. 单股线1米(每人)。

七、元器件资料(详见附录2)
(1)74HC00D ( 2)74LS08
(3)74HC390D (4)74HC51D
(4) CD4060
(5)74LS74 (6)74LS47 (7)
数码管
八、组成框图
九、各功能模块电路(仿真详见附录3) 4060构成脉冲发生及分频电路
74LS47构成译码驱动电路
校时电路(分校时时,不会进位到小时)
十、总设计电路图(见附录4)
十一、注意事项
1. 要求学生根据原理和芯片引脚图,分功能设计原理图,并根据接线顺序分步
骤验证。

2. 容易出现故障为接触不良。

A e d c dp A
g f a
a) 集成块引脚方向预先弯好对准面包板的金属孔,再小心插入。

b) 导线的剥线长度与面包板的厚度相适应(比板的厚度稍短)。

c) 导线的裸线部分不要露在板的上面,以防短路。

d) 导线要插入金属孔中央。

3. 按照原理图接线时首先确保可靠的电源和接地。

4. 注意芯片的控制引脚必须正确接好。

5. 检查故障时除测试输入、输出信号外,要注意电源、接地和控制引脚。

6. 要注意芯片引脚上的信号与面包板上插座上信号是否一致(集成块引脚与面
包板常接触不良)。

7. 为了便于测试,可将2Hz信号直接输入到各级计数器。

8. 接校时电路时可接模拟信号输入(如1Hz和2Hz)测试输出信号的切换正确后,
再将秒进位和分进位信号接到校时电路,再接校时电路输出到分计数器和时计数器。

从较时电路接入信号时,必须将原进位信号拔掉。

十二、设计日程安排
3月7日(06级4、5班)/3月14日(06级6、7班):
1. 分发仪器、工具、器件。

2. 讲解总体设计的过程,明确数字钟实现的功能,由哪些相对独立的功能模块
组成,各个模块之间互相联系,时钟信号传输路径、方向和频率变化。

3. 讲解面包板的结构和使用方法,连接导线的要点,包括导线剥线头、插线方
法、要求,检查面包板,如面包板中的导电铜片变形或移位,更换导电铜片。

4. 七段数码引脚排列测试,验证每段显示为一个发光二极管,同时完成对每个
数码管的检查。

5. 分功能讲解各个模块功能实现原理、实现,搭建实际电路一个个验证(在接线
时注意合理布线和接线的可靠性),或选用Multisim软件仿真验证。

(1) 数码管的译码驱动电路接线、测试、译码器控制功能测试(手工输入测试电
平)。

除了进一步熟悉原理外,主要练习接线合理布局,走线整齐、美观,用手指触动导线时也能正常工作。

可以静态显示学号的后几位。

然选一个可正
常工作的译码、显示电路,分别测试译码器的3个控制引脚的作用。

(2) 晶体震荡电路接线、测试(用示波器测量4060输入时钟,每一路分频输出
的频率)。

(3) 5进制计数器接线,输入用4060的2Hz,输出用数码管显示。

(4) 10进制计数器接线、测试。

(5) 6进制计数器接线、测试(在10进制基础上改)。

(6) 60进制计数器接线、测试。

(7) 24进制计数器、测试(在60进制基础上改)。

(8) 校时电路接线,用示波器观察电路的信号选择功能。

5. 在熟悉各个功能模块基础上,结合对总体框图的理解,设计总接线图。

3月7日(06级4、5班)/3月15日(06级6、7班):
6. 根据总接线图各种元器件数量、连线,在面包板上确定所有元器件布局。

7. 按以下顺序接线:晶体震荡、秒电路、分电路、时电路。

8. 如时间允许加接校时电路和报时电路(整点报时)。

9. 写课程设计报告。

(1) 设计指标要求。

(2) 总体框图设计。

(3) 功能模块设计(对所用元器件使用作一些说明)。

(4) 总电路图设计。

(5) 训练总结:遇到的问题和解决办法、体会、意见、建议等。

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