2022年-秒设计报告 .pdf

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1、I 电子竞赛作品设计报告作品名称：30-60 秒计时器专业年级：2014 级电子信息科学与技术学生姓名：邓于蓝、张磊学号： 20140757011204,20140757011210指导教师：电子信息工程学院名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - II 摘要当今社会是一个 “数字化” 方心未艾的时代， 电子技术的应用将会变得更加的重要。而模拟电路和数字电路无疑是现代电子技术的两大基石，现在将两者进行混合的 555 时基

2、电路也有很广泛的应用。 本作品设计的 30-60 秒计时器就是一个典型，本作品采用了 555 时基电路和数字电路技术， 将平日所学的理论知识用于实践之中，使之能在30 秒计时和 60 秒计时间进行切换，并按下清零按钮后，七段数码管又将会从0 开始，直到 30 或 60 秒计时完成。关键词： 数字化、电子技术、 555 时基电路、数字电路、 30-60 秒计时器Abstract Todays society is a digital heart Aaron era, the application of electronic technology will become more importa

3、nt. Analog circuit and digital circuit is undoubtedly the two cornerstones of modern electronic technology, will now be two mixed 555 time base circuit also has a very wide range of applications. This work design for 30-60 seconds timer is a typical, this works the 555 time base circuit and digital

4、circuit technology, will usually learn the theory of knowledge for practice, which is capable of switching in the time of 30 seconds and 60 seconds of time, and press the reset button, seven segment code number and tube will be started from 0. Until 30 or 60 seconds finish. Keywords: digital and ele

5、ctronic technology, 555 time base circuit, digital circuit, 30-60 seconds timer 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - III 目录一、设计任务及系统功能简介 . 11.1 设计任务及基本功能 . 11.2 脉冲定时模块 . 11.3 计数模块 . 11.4 进制切换模块 . 1二、实现的原理与电路 . 21.130-60 秒计数器总体方框

6、图 . 22.2 单元电路设计 . 21.NE555 . 22.CD4818 . 33.CD4011 . 44.CD4511 和七段共阴数码管 . 52.3 电路原理图 . 5三、总体方案选择的论证 . 6四、在设计过程中发现的问题和所做的改进 . 6五、组装与调试 . 61. 使用的主要仪器、仪表 . 62. 电路调试 . 6六、设计总结 . 8参考文献： . 8附件： . 9名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - -

7、1 30-60 秒计时器一、设计任务及系统功能简介1.1 设计任务及基本功能：本系统主要由脉冲定时模块、计数模块、进制切换模块、数显模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。能在30 秒计时和 60 秒计时间进行切换，并按下清零按钮后，七段数码管又将会从0 开始，直到 30 或 60 秒计时完成。1.2脉冲定时模块使用 NE555 构成单稳态触发器，NE555 是一个时基电路，它具有电源电压范围宽，兼容性，带负载能力强的特点，因此被广泛应用。而单稳态触发器是广泛应用于脉冲整形、定时和延时的常用电路。因此，采用NE555 构建单稳态触发器。1.3计数模块计数模块采用 CD4518。CD4518 是

8、由两个 CD4518 是一个同步加计数器， 在一个封装中含有两个可互换二 /十进制计数器。 CD4518 有两个时钟输入端CP 和 EN,若用时钟上升沿触发 ,信号由 CP 输入,此时 EN 端为高电平 ,若用时钟下降沿触发 ,信号由 EN 输入,此时 CP 端为低吨平（ 0）,同时复位端 Cr 也保持低电平 ,只有满足了这些条件时 ,电路才会处于计数状态 .否则没办法工作。将数片CD4518 串行级联时，尽管每片CD4518 属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。1.4进制切换模块在进行进制的切换设计时，采用了CD4011 即几个与非门，当计数达到了所需计数值时，按相对应的 BCD 码产

9、生对应的反馈信号，进入计数器的复位端，达到清零的目的。1.5数显模块采用 CD4511 作为驱动译码器，二进制数通过在七段数码管上显示出来。当选择在不同的线路，则会通过 CD4011 来实现。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 2 二、实现的原理与电路1.1 30-60秒计数器总体方框图由 NE555 通过发出定时脉冲，进入计数器部分，当达到计数要求是反馈停止，或是按下清零按钮达到清零目的。2.2 单元电路设计1.

10、NE555 信号输入计数器复位端显示按键清零信号反馈清零图 1 系统总体框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3 2.CD4818 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 4 3.CD4011 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

11、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 5 4.CD4511 和七段共阴数码管2.3 电路原理图VCC5VR147k R247C110FGNDVCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIC20.01 FGNDR3510LED1GNDS1AKey = A GNDS2Key = Space R410k R510GNDGNDU2A4011BD_5V&U2B4011BD_5V&U3A4518BD_5V&1A31B41C51D6EN1

12、2MR17CP11U3B4518BD_5V&2A112B122C132D14EN210MR215CP29C30.1 FU44511BD_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U54511BD_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5BI4LT3U6AB C D E F GCKU7AB C D E F GCKR6510R7510GNDGNDGNDGNDVCC5VVCC5V图 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -

13、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 6 三、总体方案选择的论证CMOS 系列芯片实现原理图：（详见图 1）选用 CMOS 系列芯片实现的理由： CMOS 系列芯片价格便宜，用其实现，成本较低基本能满足学校场合需要； 与我们刚刚学完的 数字逻辑设计基础 联系紧密。能将们所学知识用于实际，对巩固所学知识有重要意义。 用了一些成型集成电路，如NE555等，使总体方案易于实现。 所用芯片均在数字逻辑设计基础课程中学过，设计起来难度降低。四、在设计过程中发现的问题和所做的改进（1） 在最开始时设计时没

14、打算使用CD4518来设计，但是使用其他计数器，线路过于复杂，不如 CD4518 。（2） 在设计中，只设计了反馈抑制电路部分，没有设计按键清零端，但是考虑到方便才设计了清零按钮。（3） 没有看清 CD4518的功能表，清零和置数端弄混错，导致仿真老是不正确。（4） 仿真软件 Multisim 12.0中，没有 NE555只有使用相近似的代替。（5） 由于是在万用板上布线， 鉴于布线过于复杂， 遂使用了 lochmaster30 软件，来预先布线，在按这上面的方式布线。五、组装与调试1. 使用的主要仪器、仪表数字电路试验操作台；2. 电路调试名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

15、 - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 7 按照图 2 的原理图连线，连接结果参见下图实物图; 并把连接好的实物电路用数字电路试验操作台检测结果，是否和仿真结果一致，如有问题在针对问题逐一解决。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 8 六、设计总结在本次设计中，我们的设计与老师给出的参考电路

16、(参见附录 ) 相比，我们设计的电路结构过于复杂， 这也为后来的实物焊接带来了不小的麻烦，但是通过这次的自主设计，使我们的思维更加活跃更加开阔，也明白了为什么电路设计力求简单的原因了，更明白了相同逻辑结构的电路，不一定组成相同逻辑的电路；相同逻辑的电路，也不一定由相同的逻辑结构的电路组成。参考文献：吉林建筑大学建筑学电气信息工程系课程设计何建新高胜东数字逻辑设计基础北京 高等教育出版社 2012 年 2 月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - -

17、 - - - - - - - 9 附件：所用元器件列表序号编号名称数量备注1R1 R247K 电阻22R3 R410K 电阻23R5 R6 R7510 电阻34C110uF 电解电容15C2103 瓷片电容16C3104 瓷片电容17L1发光二极管18S1开关19U1NE555110U2CD4518111U3 U4CD4511212U5CD4011113DS1 DS2七段共阴数码管214P1-P3插针615P1 P2短路帽1切换名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -