30-60秒设计报告

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AbstractToday'ssocietyisadigitalheartAaronera,theapplicationofelectronictechnologywillbecomemoreimportant.Analogcircuitanddigitalcircuitisundoubtedlythetwocornerstonesofmodernelectronictechnology,willnowbetwomixed555timebasecircuitalsohasaverywiderangeofapplications.Thisworkdesignfor30-60secondstimerisatypical,thisworksthe555timebasecircuitanddigitalcircuittechnology,willusuallylearnthetheoryofknowledgeforpractice,whichiscapableofswitchinginthetimeof30secondsand60secondsoftime,andpresstheresetbutton,sevensegmentcodenumberandtubewillbestartedfrom0.Until30or60secondsfinish.Keywords:digitalandelectronictechnology,555timebasecircuit,digitalcircuit,30-60secondstimerIII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：..............................................................9130-60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。2二、实现的原理与电路1.130-60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.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32.CD481843.CD401154.CD4511和七段共阴数码管2.3电路原理图VCC5VR147kΩR247ΩC110µFGNDVCCOUTU1555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIC20.01µFGNDR3510ΩLED1GNDS1AKey=AGNDS2Key=SpaceR410kΩR510ΩGNDGNDU2A4011BD_5V&U2B4011BD_5V&U3A4518BD_5V&1A31B41C51D6EN12MR17CP11U3B4518BD_5V&2A112B122C132D14EN210MR215CP29C30.1µFU44511BD_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U54511BD_5VBCD/7SEGDA7DB1DC2DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~EL5~BI4~LT3U6ABCDEFGCKU7ABCDEFGCKR6510ΩR7510ΩGNDGNDGNDGNDVCC5VVCC5V图26三、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：①CMOS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；②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。③用了一些成型集成电路，如NE555等，使总体方案易于实现。④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Multisim12.0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。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(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9附件：所用元器件列表序号编号名称数量备注1R1R247K电阻22R3R410K电阻23R5R6R7510电阻34C110uF电解电容15C2103瓷片电容16C3104瓷片电