课程设计数字式计时器电路-定时器 .docx
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1、精品名师归纳总结目录目录.1.2.1.1设计思路与流程图 .2.3.2.1Multisim概貌及特点 .33.555 定时器, CD4518 和 CD4011 介绍6.3.1 555定时器 .63.2 CD4518 引脚功能 .93.3 CD4011 引脚图 .104. 数字规律,振荡器,计数器和显示电路图 1. 14.1 数字规律模块 .114.2 振荡器模块 .124.3计数器模块 .154.4显示器模块 .165. 电路的总体设计与调试 .1 6.5.1总体电路原理图 .165.2 总体电路工作原理 .1 7.1.8.6.1课程设计中的收成和体会 .18.1.9.7.1 附录.197.2
2、 参考文献 .20可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 系统设计思路与总体方案1.1 设计思路与流程图依据任务书可以知道本课题是一个 2 位数字显示计数器, 是一个十进制计数器组合, 本质上就是一计时器。 通过一个时基电路产生肯定频率脉冲, 将脉冲信号输入低位的计数器输入端, 通过一级级的进位, 从而到达计数。 从而完成此课题,我们可以将这整个计数系统,分为几个模块进行分析。1.数字规律掌握模块。通过使用门电路来掌握计时器进位及清零。2.脉冲信号产生模块。 由一个振荡电路来产生一个固定频率的脉冲信号, 作为计时器的时基信号。3.计时数计数模块。接收计时及中断信号脉冲,从而掌握计
3、数器计数, 且有清零功能,该模块选用十进制计数器。2.译码显示模块。该模块要显示 00 到 99 的数字,选用十进制计数器的基础上,通过它们之间的级联,最终显示相应数字。该数字式定时器, 需要用到 555 定时器, 由此产生振荡信号, 在数字规律电路的掌握下, 由计数器计数,最终在数码管上显示出来,画为流程图如下:图 1.1-1:总体方案流程图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结软件的简介Multisim 概貌及特点Multisim 是美国国家仪器 NI 推出的以 Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟 /数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语
4、言输入方式,具有丰富的仿真分析才能。图2.1-1 : Multisim 工作界面工程师们可以使用 Multisim 交互式的搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容, 这样工程师无需懂得深化的 SPICE 技术就可以很快的进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学训练。通过 Multisim 和虚拟仪器技术, PCB 设计工程师和电子学训练工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。目前在各高校教学中普遍使用Multisim10.0 ,网上最为普遍的是Multisim10.0 ,NI 于2007 年0
5、8 月26 日发行 NI 系列电子电路设计软件, NI Multisimv 10作为其中一个组成部分包含于其中。EDA就是“ Electronic Design Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。 发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程,从概念的确立,到包括电路原理、PCB 版图、单片机程序、机内结构、 FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳固分析、电磁兼容分析在内的物理级设计,再到 PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在电脑上完成。EDA 技术借助电脑储备量大、运可编辑资料 - - - 欢
6、迎下载精品名师归纳总结行速度快的特点, 可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、 设计优化和数据处理等工作。 EDA 已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国 NI 公司美国国家仪器公司的Multisim9软件就是这方面很好的一个工具。 而且 Multisim 9 电脑仿真与虚拟仪器技术 LAB EW 8也是美国 NI 公司的可以很好的解决理论教学与实际动手试验相脱节的这一老大难问题。 学员可以很好的、 很便利的把刚刚学到的理论学问用电脑仿真真实的再现出来。 并且可以用虚拟仪器技术制造出真正属于自己的外表。极大的提高了学员的学习热忱和积极性。 真正的做到了变
7、被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的表达。 仍有很重要的一点就是: 电脑仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。NI Multisim 软件结合了直观的捕获和功能强大的仿真, 能够快速、 轻松、高效的对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim ,您可以立刻创建具有完整组件库的电路图,并利用工业标准SPICE模拟器仿照电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的快速验证,从而缩短建模循环。 与 NI Lab EW 和 SignalExpress 软件的集成, 完善了具有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建
8、模测量。Multisim 是 Interactive Image Technologies Electronics Workbench公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具, 适用于板级的模拟 /数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、 电路硬件描述语言输入方式, 具有丰富的仿真分析才能。为适应不同的应用场合, Multisim 推出了很多版本,用户可以依据自己的需要加以挑选。 在本书中将以训练版为演示软件, 结合教学的实际需要, 简要的介绍该软件的概况和使用方法,并给出几个应用实例。EDA软件所能供应的元器件的多少以及元器件模型的精确性都直接打算了 该 EDA 软件的质量
9、和易用性。 Multisim 为用户供应了丰富的元器件,并以开放的形式治理元器件,使得用户能够自己添加所需要的元器件。Multisim 以库的形式治理元器件,通过菜单 Tools/ Database Management 打开 Database Management 数据库治理窗口如以下图所示 ,对元器件库进行治理。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在 DatabaseManagement窗口中的Daltabase列表中有两个数据库: MultisimMaster 和 User 。其中 MultisimMaster 库中存放的是软件为用户供应的元器件, User 是为用户自建元器
10、件预备的数据库。用户对Multisim Master数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中Multisim Master时,窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色, 如以下图所示。 但用户可以通过这个对话窗口中的 Buttonin Toolbar 显示框,查找库中不同类别器件在工具栏中的表示方法。在 Multisim Master中有实际元器件和虚拟元器件, 它们之间根本差异在于: 一种是与实际元器件的型号、 参数值以及封装都相对应的元器件, 在设计中选用此类器件, 不仅可以使设计仿真与实际情形有良好的对应性,仍可以直接将设计导出到 Ultiboard 中进行 PCB 的设计。另一种器件
11、的参数值是该类器件的典型值, 不与实际器件对应,用户可以依据需要转变器件模型的参数值,只能用于仿真, 这类器件称为虚拟器件。 它们在工具栏和对话窗口中的表示方法也不同。在元器件工具栏中,虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器件的图标外形相同, 但虚拟器件的按钮有底色,而实际器件没有。NI Multisim 软件是一个特的用于电子电路仿真与设计的EDA 工具软件。作为 Windows下运行的个人桌面电子设计工具, NI Multisim是一个完整的集成化设计环境。 NI Multisim电脑仿真与虚拟仪器技术可以很好的解决理论教学与 实际动手试验相脱节的这一问题。 学员可以很便利的把刚刚学到的
12、理论学问用电脑仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术制造出真正属于自己的外表。 NI Multisim 软件肯定是电子学教学的首选软件工具。Multisim 的特点可以依据自己的需求制造出真正属于自己的仪器。全部的虚拟信号都可以通过电脑输出到实际的硬件电路上。全部硬件电路产生的结果都可以输回到电脑中进行处理和分析。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.555 定时器, CD4518 和 CD4011 介绍3.1555 定时器555 定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用敏捷、 便利,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等,因而广泛
13、用于信号的产生、变换、掌握与检测。555 定时器产品有 TTL 型和 CMOS 型两类。 TTL 型产品型号的最终三位都是 555 , CMOS型产品的最终四位都是 7555 ,它们的规律功能和外部引线排列完全相同。555 定时器的电路如图 9-28 所示。它由三个阻值为 5k. 的电阻组成的分压器、两个电压比较器 C1和 C2 、基本 RS 触发器、放电晶体管 T、与非门和反相器组成。555 定时器又称时基电路是一个模拟与数字混合型的集成电路。555 定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用敏捷、 便利, 只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、 多谐和施密特触发器。 因而广泛用于
14、信号的产生、变换、掌握与检测。目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型,其型号分别有NE555 或5G555 和 C7555 等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常,双极型定时器具有较大的驱动才能, 而 CMOS 定时器具有低功耗、 输入阻抗高等优点。 555 定时器工作的电源电压很宽, 并可承担较大的负载电流。 双极型定时器电源电压范畴为 516V ,最大负载电流可达 200mA 。CMOS定时器电源电压范畴为 3 18V ,最大负载电流在 4mA 以下。555 的引脚图如图 3,功能如下:Pin 1 接的 -的线或共同接的 ,通常被连接到电路共同接的。Pin 2 触发点 -这个脚位
15、是触发 NE555 使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于 2/3 VCC ,下缘须低于 1/3 VCC。Pin 3 输出 -当时间周期开头 555 的输出输出脚位, 移至比电源电压少 1.7 伏的高可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电位。周期的终止输出回到O 伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA。Pin 4 重置 -一个低规律电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽视不用。Pin 5 掌握 -这个接脚准许由外部电压转变触发和闸限电压。当计时器经营在稳固或振荡的运作方式下 ,这输入能用来转变或调整输出频率。Pin 6
16、重置锁定 - Pin 6 重置锁定并使输出呈低态。 当这个接脚的电压从 1/3 VCC电压以下移至 2/3 VCC 以上时启动这个动作。Pin 7 放电 -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出才能,当输出为ON时为 LOW ,对的为低阻抗,当输出为 OFF 时为 HIGH ,对的为高阻抗。Pin 8 V + - 这是555 个计时器 IC 的正电源电压端。供应电压的范畴是 +4.5 伏特最小值至+16 伏特最大值。555 的内部电路和功能:图3.1-1 : 555 定时器原理图图3.1-2 :555 定时器引脚图上面图是 555 定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1 、A2
17、 ,一个 RS 触发器,一个放电三极管和三个 5K 电阻的分压器而构成。分压器为两个电压比较器 C1 、C2 供应参考电压。如 5端悬空,就比较器 C1 的参可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考电压为,加在同相端。 C2 的参考电压为,加在反相端。R D 是复位输入端。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当R D =0时,基本 RS 触发器被置 0 ,晶体管 T 导通,输出端 u0 为低电平。正常可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作时,R D =1。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u11和 u12 分别为 6端和2端的输入电压。可编辑资
18、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当 u112VCC3,u121VCC3时, C1输出为低电平, C2 输出为高电平,基本可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结RS 触发器被置 0,晶体管 T 导通,输出端 u0为低电平。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当 u112VCC3,u121V CC3时, C1 输出为高电平, C2输出为低电平,基可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本 RS 触发器被置 1,晶体管 T 截止,输出端 u0 为高电平。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当 u112VCC3, u121V CC3时,基本 RS 触发
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