秒計時器的設(shè)計

1、洛洛 陽陽 理理 工工 學(xué)學(xué) 院院課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 報報 告告 課程名稱 _設(shè)計題目 _專 業(yè) _班 級 _學(xué) 號 _姓 名 _完成日期 _數(shù)字邏輯課程設(shè)計秒計時器電路的設(shè)計計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2015 年 1 月 16 日課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 任任 務(wù)務(wù) 書書設(shè)計題目：設(shè)計題目：_設(shè)計內(nèi)容與要求：設(shè)計內(nèi)容與要求：1. 課題分析，收集設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)資料，從整體上把握課題設(shè)計方案。2. 根據(jù)系統(tǒng)總體要求，設(shè)計原理框圖。3. 使用中小規(guī)模數(shù)字集成電路完成秒計時器制作，電路要求：（1）電源打開時，數(shù)碼管初始狀態(tài)顯示為“00” ，系統(tǒng)進(jìn)行正常運行，計時器開始遞增計數(shù)，循環(huán) 0059 的秒計時。（2

2、）按下清零開關(guān)，計數(shù)器進(jìn)行置數(shù)，完成復(fù)位功能。（3）按下暫停開關(guān)，暫停計時；彈起暫停開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。（4）完成電路焊接調(diào)試，達(dá)到設(shè)計任務(wù)的各項技術(shù)指標(biāo)。 指導(dǎo)教師： 趙國增 2015年 1 月 5 日課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 評評 語語 成績：成績： 指導(dǎo)教師：_ 年 月 日 秒計時器電路的設(shè)計摘要時鐘是人類日常生活中必不可少的工具，本設(shè)計從日常生活中常見的事物入手，通過對計時器的設(shè)計，不僅可以鍛煉我們的動手能力，而且可以加深我們對數(shù)字邏輯集成電路的認(rèn)識和激發(fā)我們對科學(xué)的熱愛。 本課程設(shè)計設(shè)計 59 秒計時器。此計時器功能齊全，可以直接清零、啟動、暫停和連續(xù)計數(shù)功能，同時應(yīng)用了七段數(shù)碼

3、管來顯示時間。此計時器的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要由以下 3 個組成，即計時模塊、控制模塊、以及譯碼顯示模塊。在設(shè)計此計時器時，采用模塊化的設(shè)計思想，使設(shè)計起來更加簡單、方便、快捷。此電路是一時鐘產(chǎn)生，觸發(fā)，譯碼顯示為主要功能，在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，構(gòu)造主體電路和輔助電兩路個部分。 關(guān)鍵字：計時器，數(shù)碼管，數(shù)碼顯示器目錄第一章第一章 秒計時器概述秒計時器概述.11.1 實驗的意義.11.2 實驗?zāi)康?11.3 設(shè)計任務(wù)及要求 .11.3.1 基本要求.11.3.2 設(shè)計任務(wù).1第二章第二章 系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理.22.1 組成原理.22.2 工作原理.22.2.1 脈沖電路.22.2

4、.2 計時電路.22.2.3 譯碼顯示電路.222.4 清零電路.2第三章第三章 元器件選擇及引腳元器件選擇及引腳.33.1 元器件選擇清單表如附錄一所示.33.2 引腳圖.3第四章第四章 實驗電路圖實驗電路圖.54.1 脈沖電路圖.54.2 計時器及清零電路.54.3 顯示電路.6第五章第五章 焊接和調(diào)試焊接和調(diào)試.75.1 焊接注意事項.75.2 調(diào)試.7第六章第六章 總結(jié)總結(jié).8心得體會.8參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).9附錄附錄.10附錄一 秒計時器元件清單.10附錄二 電路總圖 .11附錄三 實物圖 .12洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告1第一章第一章 秒計時器概述秒計時器概述1.

5、1 實驗的意義數(shù)字邏輯技術(shù)在社會生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，在生活中有著各種各樣的應(yīng)用。因此課程設(shè)計是數(shù)字邏輯技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的 一個環(huán)節(jié)，它將學(xué)生的理論知識和實踐能力統(tǒng)一起來，為以后的工作做好準(zhǔn)備。 本課程設(shè)計是秒計時器電路的簡單應(yīng)用，設(shè)計了 59 秒計時器。此計時器功能齊全，同時系統(tǒng)設(shè)置外部操作開關(guān)，控制計時器的直接啟動、 清零、暫停、連續(xù)功能。1.2 實驗?zāi)康?.掌握常見集成電路的工作原理和使用方法。 2.學(xué)會單元電路的設(shè)計與單元間組合的方法。1.3 設(shè)計任務(wù)及要求1.3.1 基本要求（1）電源打開時，數(shù)碼管初始狀態(tài)顯示為“00” ，系統(tǒng)進(jìn)行正常運行，計時器開始遞增計數(shù)，循環(huán) 005

6、9 的秒計時。（2）按下清零開關(guān)，計數(shù)器進(jìn)行置數(shù)，完成復(fù)位功能。（3）按下暫停開關(guān)，暫停計時；彈起暫停開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。（4）完成電路焊接調(diào)試，達(dá)到設(shè)計任務(wù)的各項技術(shù)指標(biāo)。1.3.2 設(shè)計任務(wù)（1）課題分析，收集設(shè)計相關(guān)的文獻(xiàn)資料，從整體上把握課題設(shè)計方案。（2） 根據(jù)系統(tǒng)總體要求，設(shè)計原理框圖。（3） 使用中小規(guī)模數(shù)字集成電路完成秒計時器制作主要參考元器件：CD4040、CD4518、CD4543。洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告2第二章第二章 系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理2.1 組成原理本課程設(shè)計主要包括電源組、計數(shù)電路、數(shù)碼顯示電路、控制電路。其系統(tǒng)設(shè)計框架

7、如下圖：脈沖電路計時器暫停/繼續(xù)清零譯碼器LED 顯示圖 2.1 系統(tǒng)設(shè)計框圖2.2 工作原理2.2.1 脈沖電路脈沖發(fā)生電路是為計時器提供計數(shù)脈沖的，因為設(shè)計的是計時器，所以需要產(chǎn)生 1Hz 的脈沖信號。這里采用 CD4060 集成電路和分頻器 CD4040 構(gòu)成。2.2.2 計時電路計時電路鐘的計數(shù)器，可以采用二-十進(jìn)制加法計數(shù)器 CD4518 實現(xiàn)。將秒的個位、十位分別在七段數(shù)碼顯示器上顯示出來，從 0 秒到 59 秒，然后重新計數(shù)。2.2.3 譯碼顯示電路譯碼器可以采用 CD4543 通過電阻來驅(qū)動共陰極顯示器。22.4 清零電路在任何時刻，撥動清零開關(guān)，可以進(jìn)行計數(shù)器的清零。清零電路

8、在設(shè)計時是與計時電路同時進(jìn)行的，在設(shè)計計時電路時需要與清零電路結(jié)合起來進(jìn)行。洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告3第三章 元器件選擇及引腳3.1 元器件選擇清單表如附錄一所示3.2 引腳圖圖 3.1 CD4543 引腳圖CD4543 BCD 鎖存七段譯碼器/驅(qū)動器，5、3、2、4 腳輸入 BCD 碼就可以“解碼”出七段筆畫數(shù)字顯示出來。圖 3.2 CD4518 引腳圖CD4518 邏輯功能如下表 3.1 所示CD4518 雙四位 BCD 同步加計數(shù)器，7、5 腳為高電平時復(fù)位，從零開始計數(shù)本子鐘用二極管和電阻來控制復(fù)位信號。輸入輸出CRCPENQ3Q2Q1Q0清零1XX0000計數(shù)0

9、1BCD 加法計數(shù)保持0X0保持清零00BCD 加法計數(shù)保持01X保持表 3.1 CD4518 功能表洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告4圖 3.3 CD4060 引腳圖CD4060 二進(jìn)制（14）計數(shù)器分頻器比 CD4040 多了產(chǎn)生振蕩信號的功能也多了兩位分頻，但少引出了引腳。圖 3.4 CD4040 引腳圖CD4040 二進(jìn)制（12）計數(shù)器分頻器。其中 VDD 為電源輸入端，VSS 為接地端，CP 端為輸入端，R 為清零端，Q1Q12 為輸出端，其 輸出信號頻率分別為輸入信號頻率的 2-1 2-12 。D138R1 1KR2 1KR3 1KR7 1KR4 1KR5 1KR6

10、1K674219105AAABACADAEAFAGAAabdce fgDP。LED-8圖 3.5 共陰極 8 段數(shù)碼管洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告5第四章 實驗電路圖4.1 脈沖電路圖圖 4.1 脈沖電路圖4.2 計時器及清零電路兩個集成電路可用一片 4518 所集成的兩個計數(shù)器。分別用作個位計數(shù)器和十位計數(shù)器。由 CD4040 所輸出的 1Hz 的時鐘信號，每當(dāng)時鐘信號出現(xiàn)下降沿則計數(shù)器加 1。 所以秒的計數(shù)器電路圖如下：圖 4.2 計時器電路洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告64.3 顯示電路根據(jù) CD4518 的邏輯功能表可知，所以只需將這些信號接入 8 段

11、數(shù)碼管相對應(yīng)的引腳即可使其顯示我們所需要的數(shù)字。圖 4.3 顯示電路洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告7第五章 焊接和調(diào)試5.1 焊接注意事項1.安裝之前不要急于動手，應(yīng)先查閱相關(guān)的技術(shù)資料以及本說明書，然后對照原理圖，元件清單，進(jìn)行安裝。2.安裝之前了解各元件的特點、作用、功能、同時核對元件數(shù)量。3.安裝時按照從低到高、從小到大順序安裝。極性要符合規(guī)定。4.確定無誤時在進(jìn)行焊接，焊接時注意虛焊，多焊，注意燒壞電路板。5.2 調(diào)試調(diào)試前檢查電路元器件正確，查看焊接處完好。工作電壓直流 5v，正確連接電源正負(fù)極，按下電源開關(guān)，顯示器顯示數(shù)字，直至顯示到數(shù)字 59 后從 0 再次向上加

12、數(shù)依次循環(huán)。按下暫停開關(guān)，顯示器數(shù)字暫停，再次按下暫停開關(guān)，顯示器數(shù)字繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)按下清零按鈕時，顯示器顯示 0，而后繼續(xù)加法顯示數(shù)字。調(diào)試符合設(shè)計要求，并且檢測成功。洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告8第六章第六章 總結(jié)總結(jié)心得體會此次數(shù)字邏輯的實習(xí)讓我獲益匪淺，使我嘗到了將所學(xué)的知識用于實踐的喜悅和成就感。在這個設(shè)計中，我學(xué)到了學(xué)習(xí)理論時學(xué)不到的東西，不但鍛煉我的動手能力而且鞏固我們所學(xué)的理論知識，這樣實踐與理論相結(jié)合就可以更快而有效地掌握知識。 在這次實習(xí)中，我們的工作主要是焊接電路板，首先我們要先了解元件的功能，作用，這樣在安裝時才不會出現(xiàn)錯誤。我們組三人，在確定各元器件的

13、正確安裝位置時開始進(jìn)行焊接工作，就要靠我們的細(xì)心認(rèn)真了。我們每個人都焊接一部分元器件，并且在焊接時我們都相互檢查和給予幫助。本次的實習(xí)使我從中學(xué)到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識運用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應(yīng)把所學(xué)的用到我們現(xiàn)實的生活中去，此次的秒計時器的設(shè)計給我奠定了一個實踐基礎(chǔ)，我會在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己適應(yīng)于以后的競爭，同時在查找資料的過程中我也學(xué)到了許多新的知識，在和同學(xué)協(xié)作過程中增進(jìn)同學(xué)間的友誼，使我對互幫互助精神的積極性和重要性有了更加充分的理解。 最后，感謝老師對我們的指導(dǎo)和幫助，

14、由于老師在課堂上的細(xì)心講解和提供一些資料，以及同學(xué)之間交流獲得的幫助，才能順利的完成此次的實習(xí)任務(wù)，同時在實習(xí)過程中，我們鞏固和學(xué)習(xí)了我們的數(shù)字邏輯的知識。洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告9參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1溫如坤.高志敏.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗M.湖北汽車工業(yè)學(xué)院，2004.2閻石.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）M.高等教育出版社，2006.3白中英.數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)M.科學(xué)出版社,2002. 4謝自美.電子線路設(shè)計、實驗、測試M.華中科技大學(xué)出版社,2001. 5朱余釗.電子材料與元件M.西安電子科技大學(xué)出版社,2002. 6楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)M.高等教育出版社, 2002.洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告10附錄附錄附錄一 秒計時器元件清單秒計時器元件清單名稱位號參數(shù)數(shù)量1/4W 電阻R1R4、R191K151/4W 電阻R15、R18220K21/4W 電阻R16、R171M2二極管D5、D61N41482發(fā)光二極管D3LED1瓷片電容