秒计时器的设计

1、洛洛 阳阳 理理 工工 学学 院院课课 程程 设设 计计 报报 告告 课程名称 _设计题目 _专 业 _班 级 _学 号 _姓 名 _完成日期 _数字逻辑课程设计秒计时器电路的设计计算机科学与技术2015 年 1 月 16 日课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书设计题目：设计题目：_设计内容与要求：设计内容与要求：1. 课题分析，收集设计相关的文献资料，从整体上把握课题设计方案。2. 根据系统总体要求，设计原理框图。3. 使用中小规模数字集成电路完成秒计时器制作，电路要求：（1）电源打开时，数码管初始状态显示为“00” ，系统进行正常运行，计时器开始递增计数，循环 0059 的秒计时。（2

2、）按下清零开关，计数器进行置数，完成复位功能。（3）按下暂停开关，暂停计时；弹起暂停开关，计数器继续累计计数。（4）完成电路焊接调试，达到设计任务的各项技术指标。 指导教师： 赵国增 2015年 1 月 5 日课课 程程 设设 计计 评评 语语 成绩：成绩： 指导教师：_ 年 月 日 秒计时器电路的设计摘要时钟是人类日常生活中必不可少的工具，本设计从日常生活中常见的事物入手，通过对计时器的设计，不仅可以锻炼我们的动手能力，而且可以加深我们对数字逻辑集成电路的认识和激发我们对科学的热爱。 本课程设计设计 59 秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接清零、启动、暂停和连续计数功能，同时应用了七段数码

3、管来显示时间。此计时器的设计采用模块化结构，主要由以下 3 个组成，即计时模块、控制模块、以及译码显示模块。在设计此计时器时，采用模块化的设计思想，使设计起来更加简单、方便、快捷。此电路是一时钟产生，触发，译码显示为主要功能，在此结构的基础上，构造主体电路和辅助电两路个部分。 关键字：计时器，数码管，数码显示器目录第一章第一章 秒计时器概述秒计时器概述.11.1 实验的意义.11.2 实验目的.11.3 设计任务及要求 .11.3.1 基本要求.11.3.2 设计任务.1第二章第二章 系统组成及工作原理系统组成及工作原理.22.1 组成原理.22.2 工作原理.22.2.1 脉冲电路.22.2

4、.2 计时电路.22.2.3 译码显示电路.222.4 清零电路.2第三章第三章 元器件选择及引脚元器件选择及引脚.33.1 元器件选择清单表如附录一所示.33.2 引脚图.3第四章第四章 实验电路图实验电路图.54.1 脉冲电路图.54.2 计时器及清零电路.54.3 显示电路.6第五章第五章 焊接和调试焊接和调试.75.1 焊接注意事项.75.2 调试.7第六章第六章 总结总结.8心得体会.8参考文献参考文献.9附录附录.10附录一 秒计时器元件清单.10附录二 电路总图 .11附录三 实物图 .12洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告1第一章第一章 秒计时器概述秒计时器概述1.

5、1 实验的意义数字逻辑技术在社会生活中发挥着越来越重要的作用，在生活中有着各种各样的应用。因此课程设计是数字逻辑技术学习中非常重要的 一个环节，它将学生的理论知识和实践能力统一起来，为以后的工作做好准备。 本课程设计是秒计时器电路的简单应用，设计了 59 秒计时器。此计时器功能齐全，同时系统设置外部操作开关，控制计时器的直接启动、 清零、暂停、连续功能。1.2 实验目的1.掌握常见集成电路的工作原理和使用方法。 2.学会单元电路的设计与单元间组合的方法。1.3 设计任务及要求1.3.1 基本要求（1）电源打开时，数码管初始状态显示为“00” ，系统进行正常运行，计时器开始递增计数，循环 005

6、9 的秒计时。（2）按下清零开关，计数器进行置数，完成复位功能。（3）按下暂停开关，暂停计时；弹起暂停开关，计数器继续累计计数。（4）完成电路焊接调试，达到设计任务的各项技术指标。1.3.2 设计任务（1）课题分析，收集设计相关的文献资料，从整体上把握课题设计方案。（2） 根据系统总体要求，设计原理框图。（3） 使用中小规模数字集成电路完成秒计时器制作主要参考元器件：CD4040、CD4518、CD4543。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告2第二章第二章 系统组成及工作原理系统组成及工作原理2.1 组成原理本课程设计主要包括电源组、计数电路、数码显示电路、控制电路。其系统设计框架

7、如下图：脉冲电路计时器暂停/继续清零译码器LED 显示图 2.1 系统设计框图2.2 工作原理2.2.1 脉冲电路脉冲发生电路是为计时器提供计数脉冲的，因为设计的是计时器，所以需要产生 1Hz 的脉冲信号。这里采用 CD4060 集成电路和分频器 CD4040 构成。2.2.2 计时电路计时电路钟的计数器，可以采用二-十进制加法计数器 CD4518 实现。将秒的个位、十位分别在七段数码显示器上显示出来，从 0 秒到 59 秒，然后重新计数。2.2.3 译码显示电路译码器可以采用 CD4543 通过电阻来驱动共阴极显示器。22.4 清零电路在任何时刻，拨动清零开关，可以进行计数器的清零。清零电路

8、在设计时是与计时电路同时进行的，在设计计时电路时需要与清零电路结合起来进行。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告3第三章 元器件选择及引脚3.1 元器件选择清单表如附录一所示3.2 引脚图图 3.1 CD4543 引脚图CD4543 BCD 锁存七段译码器/驱动器，5、3、2、4 脚输入 BCD 码就可以“解码”出七段笔画数字显示出来。图 3.2 CD4518 引脚图CD4518 逻辑功能如下表 3.1 所示CD4518 双四位 BCD 同步加计数器，7、5 脚为高电平时复位，从零开始计数本子钟用二极管和电阻来控制复位信号。输入输出CRCPENQ3Q2Q1Q0清零1XX0000计数0

9、1BCD 加法计数保持0X0保持清零00BCD 加法计数保持01X保持表 3.1 CD4518 功能表洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告4图 3.3 CD4060 引脚图CD4060 二进制（14）计数器分频器比 CD4040 多了产生振荡信号的功能也多了两位分频，但少引出了引脚。图 3.4 CD4040 引脚图CD4040 二进制（12）计数器分频器。其中 VDD 为电源输入端，VSS 为接地端，CP 端为输入端，R 为清零端，Q1Q12 为输出端，其 输出信号频率分别为输入信号频率的 2-1 2-12 。D138R1 1KR2 1KR3 1KR7 1KR4 1KR5 1KR6

10、1K674219105AAABACADAEAFAGAAabdce fgDP。LED-8图 3.5 共阴极 8 段数码管洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告5第四章 实验电路图4.1 脉冲电路图图 4.1 脉冲电路图4.2 计时器及清零电路两个集成电路可用一片 4518 所集成的两个计数器。分别用作个位计数器和十位计数器。由 CD4040 所输出的 1Hz 的时钟信号，每当时钟信号出现下降沿则计数器加 1。 所以秒的计数器电路图如下：图 4.2 计时器电路洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告64.3 显示电路根据 CD4518 的逻辑功能表可知，所以只需将这些信号接入 8 段

11、数码管相对应的引脚即可使其显示我们所需要的数字。图 4.3 显示电路洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告7第五章 焊接和调试5.1 焊接注意事项1.安装之前不要急于动手，应先查阅相关的技术资料以及本说明书，然后对照原理图，元件清单，进行安装。2.安装之前了解各元件的特点、作用、功能、同时核对元件数量。3.安装时按照从低到高、从小到大顺序安装。极性要符合规定。4.确定无误时在进行焊接，焊接时注意虚焊，多焊，注意烧坏电路板。5.2 调试调试前检查电路元器件正确，查看焊接处完好。工作电压直流 5v，正确连接电源正负极，按下电源开关，显示器显示数字，直至显示到数字 59 后从 0 再次向上加

12、数依次循环。按下暂停开关，显示器数字暂停，再次按下暂停开关，显示器数字继续进行。当按下清零按钮时，显示器显示 0，而后继续加法显示数字。调试符合设计要求，并且检测成功。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告8第六章第六章 总结总结心得体会此次数字逻辑的实习让我获益匪浅，使我尝到了将所学的知识用于实践的喜悦和成就感。在这个设计中，我学到了学习理论时学不到的东西，不但锻炼我的动手能力而且巩固我们所学的理论知识，这样实践与理论相结合就可以更快而有效地掌握知识。 在这次实习中，我们的工作主要是焊接电路板，首先我们要先了解元件的功能，作用，这样在安装时才不会出现错误。我们组三人，在确定各元器件的

13、正确安装位置时开始进行焊接工作，就要靠我们的细心认真了。我们每个人都焊接一部分元器件，并且在焊接时我们都相互检查和给予帮助。本次的实习使我从中学到了一些很重要的东西，那就是如何从理论到实践的转化，怎样将我所学到的知识运用到我以后的工作中去。在大学的课堂的学习只是在给我们灌输专业知识，而我们应把所学的用到我们现实的生活中去，此次的秒计时器的设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争，同时在查找资料的过程中我也学到了许多新的知识，在和同学协作过程中增进同学间的友谊，使我对互帮互助精神的积极性和重要性有了更加充分的理解。 最后，感谢老师对我们的指导和帮助，

14、由于老师在课堂上的细心讲解和提供一些资料，以及同学之间交流获得的帮助，才能顺利的完成此次的实习任务，同时在实习过程中，我们巩固和学习了我们的数字逻辑的知识。洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告9参考文献参考文献1温如坤.高志敏.数字电子技术基础实验M.湖北汽车工业学院，2004.2阎石.电子技术基础（数字部分）M.高等教育出版社，2006.3白中英.数字逻辑与数字系统M.科学出版社,2002. 4谢自美.电子线路设计、实验、测试M.华中科技大学出版社,2001. 5朱余钊.电子材料与元件M.西安电子科技大学出版社,2002. 6杨志忠.数字电子技术M.高等教育出版社, 2002.洛 阳 理 工 学 院 课 程 设 计 报 告10附录附录附录一 秒计时器元件清单秒计时器元件清单名称位号参数数量1/4W 电阻R1R4、R191K151/4W 电阻R15、R18220K21/4W 电阻R16、R171M2二极管D5、D61N41482发光二极管D3LED1瓷片电容