數(shù)字邏輯課設(shè)--秒計時器的設(shè)計

1、洛 陽 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 報 告 數(shù)字邏輯課程設(shè)計課程名稱 _秒計時器電路的設(shè)計設(shè)計題目 _計算機科學(xué)與技術(shù)專 業(yè) _*班 級 _*學(xué) 號 _*姓 名 _2015年*完成日期 _課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書秒計時器電路的設(shè)計設(shè)計題目：_設(shè)計內(nèi)容與要求：1. 課題分析，收集設(shè)計相關(guān)的文獻資料，從整體上把握課題設(shè)計方案。2. 根據(jù)系統(tǒng)總體要求，設(shè)計原理框圖。3. 使用中小規(guī)模數(shù)字集成電路完成秒計時器制作，電路要求：（1）電源打開時，數(shù)碼管初始狀態(tài)顯示為“00”，系統(tǒng)進行正常運行，計時器開始遞增計數(shù)，循環(huán)0059的秒計時。（2）按下清零開關(guān)，計數(shù)器進行置數(shù)，完成復(fù)位功能。（3）按下暫停開關(guān)

2、，暫停計時；彈起暫停開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。（4）完成電路焊接調(diào)試，達到設(shè)計任務(wù)的各項技術(shù)指標(biāo)。 指導(dǎo)教師： * 2015年1月5日課 程 設(shè) 計 評 語 成績： 指導(dǎo)教師：_ 年 月 日洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 報 告目 錄1設(shè)計任務(wù)及要求11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計任務(wù)11.3 電路要求12設(shè)計方案22.1 秒計時器的功能和結(jié)構(gòu)22.1.1 功能22.1.2 結(jié)構(gòu)22.2 秒計時器的器件選擇33 秒定時器的硬件電路設(shè)計43.1 整體電路43.2各模塊原理分析43.2.1頻率發(fā)生器設(shè)計43.2.2分頻電路設(shè)計43.2.3加計數(shù)器電路設(shè)計53.2.4譯碼器電路設(shè)計63.2.

3、5顯示電路設(shè)計73.2.6暫停電路設(shè)計73.2.7復(fù)位電路設(shè)計74電路制作與測試84.1 電路制作84.1.1 注意事項84.1.2 焊接工藝84.2 電路調(diào)試94.2.1電路檢測94.4.2電路調(diào)試105心得體會106參考文獻1110 1設(shè)計任務(wù)及要求1.1 設(shè)計目的在學(xué)完了數(shù)字邏輯課程的基本理論后，能夠綜合運用所學(xué)知識設(shè)計和制作實際需要的簡單電子電路，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓(xùn)練，鍛煉動手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題解決問題的能力1.2 設(shè)計任務(wù)1. 課題分析，收集設(shè)計相關(guān)的文獻資料，從整體上把握課題設(shè)計方案。2. 根據(jù)系統(tǒng)總體要求，設(shè)計原理框圖。3. 使用中小規(guī)模數(shù)字集成

4、電路完成秒計時器制作。1.3 電路要求（1）電源打開時，數(shù)碼管初始狀態(tài)顯示為“00”，系統(tǒng)進行正常運行，計時器開始遞增計數(shù)，循環(huán)0059的秒計時。（2）按下清零開關(guān)，計數(shù)器進行置數(shù)，完成復(fù)位功能。（3）按下暫停開關(guān)，暫停計時；彈起暫停開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。（4）完成電路焊接調(diào)試，達到設(shè)計任務(wù)的各項技術(shù)指標(biāo)。2設(shè)計方案2.1 秒計時器的功能和結(jié)構(gòu)2.1.1 功能本課題研究的數(shù)字計時器，應(yīng)滿足經(jīng)濟、實用的特點。經(jīng)濟和實用這兩個因素就要求了這種計時器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)計時、暫停、清零的功能，還應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單且有可擴展的其他功能。2.1.2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)框架如圖2.1所示：顯示模塊譯碼模塊分頻模塊同 數(shù)步 莫

5、加 塊計 清 零模 塊暫 停模 塊頻 產(chǎn)率 生模 塊圖 2.1計時器設(shè)計框架圖它主要包括以下幾大模塊，功能如下所述：頻率產(chǎn)生模塊：用于產(chǎn)生32.768KHZ的頻率。分頻模塊：用于將產(chǎn)生的頻率轉(zhuǎn)換成1KHZ的頻率。同步加計數(shù)模塊：將輸入的信號轉(zhuǎn)換成8421碼，并送到譯碼器。譯碼器模塊：將輸入的BCD碼（8421碼）轉(zhuǎn)換成7位斷碼顯示模塊：通過數(shù)碼管顯示計數(shù)。暫停模塊：按下暫停開關(guān)實現(xiàn)計時停在當(dāng)前狀態(tài)。清零模塊：按下復(fù)位鍵，實現(xiàn)重新計數(shù)的功能。2.2 秒計時器的器件選擇 主要元件有5個數(shù)字集成電路(CD4543 2個；CD4518 1個； CD4040 1個；CD4060 1個）、2個一

6、七段數(shù)碼管和發(fā)光二極管、32.768HZ晶振,開關(guān)以及電阻若干。圖 2.2秒計時器器件單 3 秒定時器的硬件電路設(shè)計3.1 整體電路整體電路圖如圖3.1所示：圖 3.1 電路原理圖3.2各模塊原理分析3.2.1頻率發(fā)生器設(shè)計使用32.KHz的晶振來產(chǎn)生頻率。圖3.1頻率發(fā)生器3.2.2分頻電路設(shè)計分頻電路的設(shè)計首先使用CD4060芯片將輸入的頻率信號進行14分頻，輸出的頻率又將作為CD4060的輸入再次進行分頻，最終的到1HZ/s的頻率。圖3.2分頻電路3.2.3加計數(shù)器電路設(shè)計本次設(shè)計所用的芯片為CD4818，對于“A”：只要輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元1A翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)1A為1，1D為0時，每

7、輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元1B翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)1A=1B=1時，每輸入一個時鐘脈1沖C翻轉(zhuǎn)一次；當(dāng)1=1B=1C=1或1A=1D=1時，每輸入一個時鐘脈沖1D翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)，每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復(fù)到“0”態(tài)。對于“B”：當(dāng)2B=2C=1時恢復(fù)到“0”態(tài)。在2B和2C分別接了一個二極管，當(dāng)兩個同時為1的時候由于二極管的但想到同形式的輸出的信號為低電平，并使得復(fù)位端為有效電平高電平，即達到清零的作用。圖3.3加計數(shù)器3.2.4譯碼器電路設(shè)計本次電路設(shè)計中驅(qū)動數(shù)碼管顯示器使用用了兩個CD4543芯片，來分別驅(qū)動兩個共陰極的數(shù)碼管將輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換成輸出的

8、顯示段碼。讓LD端保持高電平,BI端和PH端保持低電平使得顯示從0-9和0-6之間循環(huán)。圖3.4驅(qū)動電路3.2.5顯示電路設(shè)計顯示電路采用了共陰極的數(shù)碼管來作為顯示器。其每一段之前都加了一個1千歐姆的電阻來限制電流，以保證數(shù)碼管能夠正常的顯示。圖3.5顯示電路3.2.6暫停電路設(shè)計暫停電路的設(shè)計的實質(zhì)是讓秒計時器暫停工作，即停止頻率的產(chǎn)生，故在頻率產(chǎn)生的地方加上一個開關(guān)，來控制頻率的產(chǎn)生；當(dāng)開關(guān)閉合時晶振就工作，斷開時就停止工作；此時其他部件的狀態(tài)保持不變，已達到暫停的目的。圖3.6暫停電路3.2.7復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位電路中，用了一個輕觸開關(guān)來控制；讓開關(guān)與VCC相連，并連到兩個計數(shù)器的復(fù)位端。

9、兩個個計數(shù)器的復(fù)位端是高電平有效，當(dāng)按鍵按下時就能使復(fù)位端產(chǎn)生高電平，使其工作，以達到清零的目的。圖3.6復(fù)位電路4電路制作與測試4.1 電路制作4.1.1 注意事項(1)在拿到電路PCB焊接板時，要先看看電路板的排布，然后根據(jù)焊接步驟，將元器件安裝一個焊接一個，焊接前要注意元器件的正負(fù)極，安裝正確；(2)正確插入元件：按照從低到高、從小到大的順利安裝，極性要符合規(guī)定，對于手工安裝，應(yīng)分批安裝。  (3)安裝電解電容時，注意正負(fù)極，其外表面上有減號的一側(cè)的引腳是負(fù)極，或長引腳是負(fù)極也可以； (4)焊接芯片時，要注意缺口方向，切勿焊反了。 4.1.2焊接工

10、藝a.焊接步驟：1）浸潤：焊接部位首先達到焊接的工作溫度時助焊劑首先融化，然后焊錫融化并于被焊元件和焊盤表面接觸；2）流淌：液態(tài)的焊錫充滿整個焊盤和焊縫，將助焊劑排除。3）合金：流淌的焊錫與被接元件和焊盤表面產(chǎn)生合金。4）凝結(jié)：移開電烙鐵，溫度下降，液態(tài)焊錫冷卻凝固變成固態(tài)，從而將元件固定在焊盤上。b.工藝要求1）各元器件按照圖紙的制定位置孔距進行插裝、焊接。2）電阻插裝焊接：臥式電阻應(yīng)緊貼電路板插裝焊接，立式電阻應(yīng)在離電路板12mm處插裝焊接。3）電容插裝焊接：陶瓷電容應(yīng)在離電路板46mm處插裝焊接，電解電容應(yīng)在離電路板12mm處焊接。4）二極管插裝焊接：臥式二極管應(yīng)在離電路板35mm處插裝

11、焊接，立式二極管應(yīng)在離電路板12mm（塑封）和23mm（玻璃封）處插裝焊接。5）集成電路插座插裝焊接：應(yīng)緊貼電路板插座焊接。c.元件焊接的要求手工焊接是利用電烙鐵加熱焊料和被焊金屬，實現(xiàn)金屬間牢固連接的一種焊接工藝技術(shù)，其工藝簡單，不受使用場合和條件的限制，尤其是在電子產(chǎn)品的調(diào)試維修中占有重要的位置，因此，掌握手工焊接工藝依然是電子產(chǎn)品裝配人員的基本技能。1）焊點的外觀要求形狀以焊點的為界，左右對稱，錫點呈內(nèi)弧形；焊料量均勻適當(dāng)，錫點表明要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬、無毛刺；潤濕度小于30。2）焊點的技術(shù)要求具有一定的機械強度，保證被焊件在受到振動和沖擊時，不出現(xiàn)松動。保證其良好、可靠的電氣

12、性能。具有一定的大小、光澤和清潔美觀的外表。4.2 電路調(diào)試4.2.1電路檢測調(diào)試前，先將焊好的電路板對照電路圖認(rèn)真核對一遍，不要有錯誤、漏洞、短路、元器件相碰等現(xiàn)象發(fā)生。在焊接完成之后，上電調(diào)試之前，需要使用萬用表進行測試，避免電路中出現(xiàn)短路，將芯片燒壞，以及檢測電路中是否有元器件正負(fù)極接反了。4.4.2電路調(diào)試（1）電源打開時，數(shù)碼管初始狀態(tài)顯示為“00”，系統(tǒng)進行正常運行，計時器開始遞增計數(shù)，循環(huán)0059的秒計時。（2）按下清零開關(guān)，計數(shù)器進行置數(shù)，完成復(fù)位功能。（3）按下暫停開關(guān)，暫停計時；彈起暫停開關(guān)，計數(shù)器繼續(xù)累計計數(shù)。5心得體會本次我們實習(xí)的內(nèi)容是秒計時器的設(shè)計，我們做的是一種簡單的60秒的計時器，這是一次對所學(xué)的內(nèi)容進行的一次綜合性訓(xùn)練。不僅要求對電路的原理搞懂，而且還應(yīng)掌握一定的電路焊接技巧。*6參考文獻1歐陽星明.數(shù)字邏輯M.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2009 2王義軍，數(shù)字電子技術(shù)/電氣工程及其自