1、毕业设计毕 业 设 计 论 文计 时 仪专 业 名 称：应用电子技术论文提交日期： 2008 年 1 月 8 日论文答辩日期： 2008 年 1 月 122008 年 1 月 8 日毕业设计目 录一、绪论二、设计任务和要求21 设计目的22 基本任务和要求23 功能部分三、计时仪原理3.1. 计时仪简介3.2. 计数仪的设计、原理分析3.2.1 电源部分3.2.2 秒产生电路3.2.3 控制电路3.2.4 计数部分3.2.5 显示部分四、 元器件清单五、 硬件调试六、 结论七、 参考文献附录一 整体电路原理图毕业设计一绪论【摘要】：在数字电路中，计数器属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器
2、构成。计数器不仅仅用来记录脉冲的个数，还大量用作分频、程序控制及逻辑控制等，在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。该四位计时器的精度可以达到 0.01s，利用数字集成电路精确地计时，为产品生产提供了很好的帮助。该计时仪主要采用数字集成电路来实现以上功能，设有四位数码管，利用CD4511 和 CD4518 进行计数和显示，体现了电路简单、稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用 LED 数码显示，简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活方式的需求。【关键字】:计时仪 CD4511 CD4518 【ABSTRACT】: Di
3、gital time is mainly used for the rapid industrial machinery operating time, particularly for the operation of sophisticated machinery time. The four 0.01s timer accuracy can be achieved using precision digital integrated circuits to time to help provide a good production. The time is mainly used to
4、 achieve the function of digital integrated circuits, digital control with four CD4511 and CD4518 count and use, also have control circuit. Users can realize the need to counter the need to control reflects a simple circuit, reliable and cheap. The small size and precision time control systems and s
5、o on. 【KEYWORDS】:毕业设计Counter CD4511 CD4518 二. 设计任务和要求 21 设计目的1. 熟悉集成电路的引脚安排。2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。3. 了解面包板结构及其接线方法。4. 了解计数仪的组成及工作原理。5. 熟悉计数仪的设计与制作。22 基本任务和要求：1）任务：用数字电路设计一个数字计数仪2）基本要求：a. 时钟能够显示 秒 毫秒 微妙,精度 0.01S；b.电路具有可调时功能。23 功能部分：1）时间能够显示时； 2）提高时钟准确三、计时仪3.1 计时仪的简介数字计时仪主要用于工业机器运转中的快速计时,尤其用于精密机器运转的计时。该四
6、位计时器的精度可以达到 0.01s，利用数字集成电路精确地计时，为产品生产提供了很好的帮助。该计时仪主要采用数字集成电路来实现以上功能，设有四位数码管，利用CD4511 和 CD4518 进行计数和显示，还设有控制电路，用户可以根据需要用以毕业设计控制计数器来实现需要，体现了电路简单、稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。3.2 计时仪的设计、原理分析 电路设计原理分析：计时仪以其显示时间的直观性、走时准确性而受到了人们的欢迎并很快走进了工业。作为一种计时工具，计时仪的基本组成部分离不开计数器，在控制逻辑电路的控制下完成预定的各项功能。所以电路分成两个部分进行设计:1.硬件部分: C
7、D4511 CD4518 CD4513 CD40106 100K 晶振 2000UF-16V电容 9V-5W 变压器2.原理部分: 电路简单易懂,原理清晰,设计排版整齐.原理框图如下：AC 220VDC5v分频电路100KHZ100HZ清零、复位、保持电源电路显示电路计数电路控 制 电 路脉冲电路毕业设计图 3.13.2.1 电源部分因为考虑到 4518、4513 等芯片的基本供电电源为 5V，所以电源 220V 交流经过变压器之后，然后经过二极管桥式整流，2000UF 大电容滤波后采用三端固定稳压器 7805 进行供电。具体电路流程图如下：AC 220V 2000uf9V 5V图 3.2在设
8、计电路的时候，考虑到三端固定稳压器 7805 的电源的输入输出特性，所以变压器应该在 8V-9V 之间，故计时电路采用的变压器为 9V 9W 变压器。经过以下桥式整流电路：图 3.3 桥式整流电路和波形图再经过 9V 2000UF 的电容滤波电路：变 压 器二 极 管 整 流电 容 滤 波稳压电 路毕业设计图 3.4 滤波电路电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直流电，最后送给三端固定稳压器，输出直流 5V 电流。滤波电容在开关电源中起着非常重要的作用，如何正确选择滤波电容，尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员都十分关心的问题。50Hz 工频电路中使用的普通电解电容
9、器，其脉动电压频率仅为 100Hz，充放电时间是毫秒数量级。为获得更小的脉动系数，所需的电容量高达数十万F，因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主，电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。而开关电源中的输出滤波电解电容器，其锯齿波电压频率高达数十 kHz，甚至是数十 MHz，这时电容量并不是其主要指标，衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗-频率”特性，要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗，同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。三端固定稳压器 CW 三端固定稳压器 78为固定式三端稳压器，它只能输出一个稳定电压。固定式三端稳压器的常
10、见产品如图 1.1 所示。图 3.5 CW78、CW79系列稳压器CW78系列稳压器输出固定的正电压， 7805 输出为5V。 毕业设计图 3.6 CW78典型应用电路3.2.2 秒产生电路在电路中，各级 CD4518 的 R、CP 端并接在一起，采用下跳沿计数，低位计数器的 Q3 端接高位计数器的 CP 端，这样，脉冲信号源产生的 100.00KHZ 信号每次 1/2CD4518 被十分频一次，经过 3 次十分频后，形成了秒脉冲信号。CD4518 10K CD4518 1KHZ CD4518 100 CD4518CP Q3 CP Q3 CP Q3 CP Q3 R CP R CP R CP R
11、 CP图 3.7施密特触发器可以对脉冲波形进行整形，使它的上升沿或下降沿变得陡直。施密特触发器具有翻转特性，还可用于电压幅度鉴别电路中。施密特触发器外接定时元件（R ，C ） ，还可以组成单稳态触发器，多谐振荡器等。因此，施密特触发器有较广泛的用途。电路中，CD40106B 由 6 个施密特触发器电路构成。每个电路的功能是作为一个带施密特触发器输入的反向器使用。 当正极性或负极性信号输入时，触发器在不同的点翻转。正极性(VP)和负极刑(VN)电压的不同之处由迟滞电压(VH)确定。 （CD40106）100.00KHZ 脉冲源毕业设计3.2.4 控制电路计时的开始、中断、停止、复位都需要进行控制
12、，所以控制电路应该具有以上功能。对其状态的控制，并不改变它的频率大小，所以我们可以通过 4013这个 D 型触发器和 4081 门电路来实现以上功能。实际的 2 输入与门电路（如CC4081）由 2 个非门和 1 个或非门组成。D 型触发器也称为延迟触发器。D 型触发器输出状态的改变依赖于时钟脉冲的触发作用，即在时钟脉冲出发时，输入数据由数据端传输至输出端。图 3.7 4013 管脚图图 3.8 4013 功能表 与门是执行与功能的逻辑部件，其逻辑关系的特点是：只有当全部输入端毕业设计都处于高电平时，输出端才为高电平；只要有一个输入为低电平，输出端就处于低电平。 （CD4081）与门的性能指标
13、：1输入端和输出端均附加反相器作为缓冲级；2具有对称的输出驱动能力：Iol=Ioh；3具有对称的输出波形：tphl=tplh,Tthl=Ttlh;4输入高电平和输入低电平时的抗干扰能力相同，且保证值达30%VDD；3.2.5 计数电路(4518)CD4518 是二/十进制同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为 17 和 915。该计数器分是单路系列脉冲输入（1 脚或 2 脚；9 脚或 10 脚） ，4 路 BCD 码信号输出（3 脚6 脚；11脚14脚） 。此外还必须掌握其控制功能，否则无法工作。手册中给有控制功能的真值（又称功能表） ，即集成块的使用条件，
14、如表 2 所示。从表中看出，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 端应接高电平“1” ，若用时钟下降沿触发，信号由 EN 端输入，此时 CP 端应接低电平“0” ，不仅如此，清零（又称复位）端 Cr 也应保持低电平“0” ，只有满足了这些条件时，电路才会处于计数状态，若不满足则 IC 不工作。计数时，其电路的输入输出状态如表 3 所示。值得注意，因表 3 输出是二/十进制的 BCD码，所以输入端的记数脉冲到第十个时，电路自动复位 0000 状态。 从波形图中可以看出，Q4 端的输出频率为原来脉冲的 0.1 倍，所以利用 Q4 脚的输出特性可以对 100MHZ 的晶振进行分频来达到我们电路所需要的 100HZ。CD4518 引脚功能(管脚功能)如下：1CP、2CP ：时钟输入端。1CR、2CR：清除端。1EN、 2EN：计数允许控制端。1Q01Q3：计数器输出端。2Q02Q3：计数器输出端。Vdd：正电源。
