jss型数字式时间继电器设计

1、 技术条条件：一、延时范范围:11s-999s : 1s-9999s;1s-99999ss二、重复误误差: 1个个脉冲三、执行继继电器：常开，常常闭，瞬瞬时触点点四、延时方方式：通通电延时时断开，闭闭合五、电源：2200V，550Hzz六、触点容容量：2220VV，5AA七、整定方方式：数数字拨码码开关八、工作频频率：112000次/hh九、额定功功耗：1000M十三、外形形：圆桶桶形，或或方形，红红色显示示 设计内内容一、选择方方案，设设计电路路图二、电路计计算，画画出波形形三、制定元元件明细细表四、画图：拨码开开关，执执行继电电器，显显示器件件五、印制板板设计六、结构设设计七、外壳、包包装

2、设计计八、试验方方法 进度安安排及完完成时间间JSS型数数字式时时间继电电器设计计摘要: 数数字式时时间继电电器是一一种集传传统电磁磁继电器器与数字字集成控控制于一一体的新新型继电电器产品品，而本本数字继继电器采采用大规规模CMMOS集集成电路路构架，它它具有延延时精度度高，延延时范围围广，整整定方便便直观，功功耗小，寿寿命长，触触点容量量大，体体积小巧巧便于安安装等优优点，可可广泛用用于交流流2200V/550HZZ或直流流24VV等的控控制电路路中作为为延时控控制元件件，可按按预设时时间接通通或分断断电路。关键字: 多多谐振荡荡器，继继电器，计计数器，译译码器，七七段LEED数码码管，产产

3、品试验验，8421编编码开关关Abstrractt: Diggitaal ttypee tiime rellay is a kkindd off faair traadittionnal rellay witth ddigiitall innteggratted cirrcuiit iin aa kiind of neww reelayy off onne bbodyy. IIt iis llitttle thaat tthiss kiind of rellay havve vvoluume norrmallly thee acccurratee ettc. chaaraccterristti

4、c of dellay timme. Ourr thhis dessignn usse TTTL maiinlyy seeriees cchipp iss thhe mmainn paart of cirrcuiit, Andd thhe ddesiign thaat ccarrriess ouut pprodductt ussingg Auuto CADD annd 999thh cllasss Prroteel ccompputeer ssuppplemmenttaryy sooftwwaree. AAfteer ccompplettingg thhis dessignn wee caan

5、 iin ddigiitall ellecttronnic tecchnoologgy, rellay knoowleedgee annd PProttel 99, Auuto CADD waait forr asspecct hhavee veery deeep kknowwleddge andd unnderrstaandiing.Key wwordds: Muuch ressonaancee diissoolutte wwaree，Reelayy，Coonteer，DDecooderr，7 LEDD nuumbeers shoow，PProdductt teext expperiimen

6、nt，TTurnn yaard swiitchh84221前 言言谈到继电器器，大家家应该是是不会太太陌生的的，因为为继电器器在日常常生活中中是经常常使用的的，比如如说各种种智能控控制电器器，诸如如空调器器，彩电电，电脑脑显示器器，以及及各种机机床等上上面都会会用到。在在这里，继继电器是是起到开开关的作作用的，用用于用弱弱电控制制强电，包包括电流流、电压压方面的的弱强控控制。其其实继电电器在电电器中的应用用中就是是作为一种种开关，它它的功能能是在当输入入激励量量变化（包包括电流流和电压压）达到到规定的的要求数数值时，在在其输出回路路中（常开开或常闭闭触点），被控制对象与电路接通或断开，达到控制

7、目的。继电器广泛地应用在生产自动化、电力系统保护以及各类自动控制、遥控和通讯等自动化装置中；尤其是在军事工程的各个领域，微小型继电器的应用越来越广泛。以前我们所使用的继电器大都是电磁式继电器。随着科学技术的发展，数字式继电器的发展及生产已却越来越普遍，因为这种继电器集延时精度高，延时范围广，整定方便直观，功耗小，寿命长，触点容量大，体积小巧而便于安装等众多优点于一身，因此数字继电器的推广是必然的。数字式时间间继电器器作为一一个独立立的电器器元件，可可作为定定时器使使用，有有时也可可以只作作为一个个环节附附属于其其它电器器中。它它除了执执行继电电器由传传统电磁磁继电器器担任外外，其它它元件全全部

8、采用用数字CCMOSS集成电电路架构构，并没有有多余的的机械运运转部分，因因而具有有精度高高，寿命命长，体体积小，重重量轻等等优点是是必然的的。而且且数字继继电器还还适于频频繁动作作，延时时系数的的更定也也极为方方便。在国外，数数字式时时间继电电器是从从70年年代初才才开始发发展起来来的。目前，最先进进的数字字式时间间继电器器其内部安装有微微处理器器即CPPU，它它们除了了具有一一般数字字继电器器的延时时精度高高、延时时长等优优点外，还还可以选选择多种种不同延延时方法法，如延延时闭和和、延时时断开、间间隔计时时、通电电循环延延时、通通电延时时动作、再再延时断断开等。而而在我国国，数字字式时间间

9、继电器器的发展展是从880年代代初才开始的的，那时时一般采采用大规规模集成成电路，工工作可靠靠，并且且利用拨拨码开关关整定延延时时间间，直观观性和重重复性均均很好。目目前的数字式式时间继继电器已已趋向于于低价格格、小体体积、多多功能等等方面发发展。我们此次毕毕业设计计的课题题主要就就是设计计JSSS型数字字式时间间继电器器，它的的主要功功能是完完成通电电延时动动作等。这种数字字继电器器的可采用TTTL集成成电路或或CMOOS集成成电路组组成，考考虑到TTTL集集成电路路耗电量量比较大大，而且且工作电电压范围围不够宽宽，因此此本次设设计我们们采用了了CMOOS集成成电路的的方案。另外，由于这种数

10、字时间继电器采用了标准频率发生器和记数显示器为一体的数字电路结构，可以获得较长的延时设置（1秒至数小时），而且调节方便直观，这是它的一大特点。第二点，就是次时间继电器的延时精确度主要取决于秒脉冲发生器中标准频率发生器的稳定性，而与个组成部分的元件参数的变化是不相关的。因此它将具有比较高的延时精度。第三，本时间继电器很容易构成多通道的时间程序控制器，所以，它在自动化控制系统中得到了越来越广泛的应用。目 录摘要I前言II第1章 继电器器设计思思路11.1 继电器器主要技技术参数数11.1.11 工工作电压压11.1.22 整整定范围围11.1.33 动动作电压压11.1.44 返返回电压压11.1

11、.55 延延时一致致性11.1.66 延延时整定定误差11.1.77 返返回时间间11.1.88 功功耗11.1.99 触触点类型型21.1.110 触触点性能能21.1.111 工工作条件件21.1.112 介介质强度度21.1.113 抗抗干扰性性能21.2 继电器器工作原原理分析析21.2.11 继继电器工工作原理理框图21.2.22 集集成电路路芯片选选择3第2章 继电器器总体方方案及单单元电路路简述42.1 方案选选择42.2 单元电电路分析析52.2.11 5555多多谐振荡荡电路552.2.22 计计数电路路设计92.2.33 显显示电路路设计172.2.44 电电源电路路设计2

12、22.2.55 电电磁继电电器的选选择272.3 元件清清单229第3章 印制板板与外形形设计3003.1 PROOTELL 999 的组组成303.2 模块介介绍3303.3 电路板板设计的的基本步步骤3303.3.11 原原理图的的设计303.3.22 产产生网络络表313.3.33 印印制电路路板的设设计313.4 外壳包包装设计计331第4章 产品实实验3334.1 实验方方法与步步骤3334.1.11 直直流耐压压试验334.1.22 通通电试验验334.1.33整定时时间准确确度试验验3344.2 使用与与维护334结束语35参参考文献献366第1章 继继电器设设计思路路 对对于一

13、款款产品的的设计，其其设计思思路及方方案选择择是极为为重要的的。在这这里，主主要需要要考虑的的是继电电器产品品的工作作可靠程程度，继继电器的的延时误误差，以以及继电电器的生生产成本本等因素素。先让让我们来来看看该该时间继继电器的的设计要要求，然然后按照照此要求求进行时时间继电电器的整整体设计计。那现现在就让让我们开开始设计计吧。 1.1 继电器器主要技技术参数数 继继电器的的工作参参数主要要有以下下几个方方面，下下面依次次进行讨讨论。1.1.11 工作作电压本时间继电电器设计计运行于于交流2220VV/5AA的条件件下，因因此其额额定工作作电压为交交流 AAC2220V，可可以以此此为条件件为

14、变压压器、执执行继电电器等选选型。即变压压器选取取AC2220VV转ACC10VV成品，执执行继电电器选取取线圈电电压DCC12VV、触点点容量AAC2220V/5A的的电磁继继电器。1.1.22 整定定范围延时整定范范围由33个档可可调，即即（1）11s999s，（22）1ss9999s，（33）1ss99999ss。继电器最小小级差为为1s 。1.1.33 动作作电压当线路电压压为一定定值时继继电器应应可靠地地动作，而而低于这这个电压压值时继继电器将将不应动动作，这这个划分分界限称称为动作作电压。继电器的动作电压为(60%70%) 倍于额定值，工作电压小于60%额定值时应可靠不动作。即电压

15、降低为132V154V时继电器应可靠动作，而电压降为低于132V时继电器应不会动作。1.1.44 返回回电压继电器的返返回电压压应不小于于10%额定值值。1.1.55 延时时一致性性在基准条件件下: 延时一致致性应不大于于0.11%整定定值。1.1.66 延时时整定误误差在基准条件件下，延延时整定定平均误误差不大大于0.1%整整定值。1.1.77 返回回时间继电器返回回时间不不大于115mss。1.1.88 功耗耗在额定电压压下，继继电器功功率消耗耗不大于于5W，即继继电器变变压器交交流输入入端总电电流不超超过233mA，起起输出端端总电流流不超过过5000mA。1.1.99 触点点类型所选电

16、磁继继电器的的触点类类型应为为常开、常常闭的瞬瞬时动作作触点个为为两对，即即选用两两只电磁磁继电器器。1.1.110 触触点性能能在电压不超超过2550V，电电流不超超过5AA，功率率因数为为coss=0.40.11的交流流电路中中，继电电器断开开容量为为2500VA。继电器的电电寿命大大于200万次，机械械寿命大大于1000万次次，绝缘缘电阻大大于1000M。1.1.111 工工作条件件a) 使用用地点不不允许有有爆炸危危险的介介质，周周围介质质中不含含有腐蚀蚀金属和和破坏绝绝缘的气气体及导导电介质质，不允允许充满满水蒸汽汽和有较较严重的的霉菌存存在；b) 使用用地点不不允许有有较强的的振动

17、和和冲击；c) 使用用地点应应具有防防御雨、雪雪、风、沙沙的设施施；d) 使用用地点不不允许超超过1.5mTT的外磁磁感应强强度。1.1.112 介介质强度度继电器各导导电路对对外露的的非带电电金属部部分及外外壳之间间，应能能承受22kV(有效值值)，输输入电路路对触点点之间应应能承受受1kVV(有效效值)，550Hzz的交流流试验电电压，历历时1mmin的的式验 ，应无无绝缘击击穿或闪闪络现象象。1.1.113 抗抗干扰性性能继电器应能能承受频频率为11MHzz衰减振振荡波，第第一个半半波电压压幅值共共摸为22.5kkV，差差摸为11kV的的试验电电压，继继电器不不应误动动或拒动动。 1.2

18、 继电器器工作原原理分析析 1.2.11 继电电器工作作原理框框图本继电器的的工作原原理框图图如图11.1所所示。其其工作原原理是这这样的：给本机机通电瞬瞬间，机机内电路路自动为为系统清清零以复复位，然然后振荡荡电路开开始工作作，产生生1Hzz的秒脉脉冲，计计数器开开始计数数，计满满到设定定值时输输出信号号跳变，经经反相和和三极管管的电流流放大后后给电磁磁继电器器线圈供供电，通通过继电电器的触触点接通通或断开开需要控控制的电电路；同同时计数数器的输输出将锁锁定秒脉脉冲发生生器使之之停止工工作，计计数器也也停止计计数，所所以住之之后电路路状态将将一直保保持，直直到重新新上电或或按动本本机设置置的

19、复位位按钮。然然后时间间继电器器又将重重新新一一轮的工工作。电源电源隔离降压整流滤波秒脉冲产生 器 显示执行继电器开机复位部分计 数译码显示时间整定驱动输出反相功率放大图1.1 时间间继电器器原理框框图1.2.22 集成成电路芯芯片选择择 对对于本时时间继电电器的设设计，其其芯片的的选用主主要有两两种方案案可供选选择，一一是选用用TTLL集成电电路，可可用744LS1160作作计数器器，搭配配74LLS477译码驱驱动器以以及共阳阳LEDD数码管管可构成成时间继继电器系系统；二二是使用用CMOOS集成成电路，选选用CDD45110和CCD45511分分别做计计数和译译码，使使用共阴阴极的LLE

20、D数数码管。但但是，考考虑到TTTL集集成电路路功耗大大，工作作电压与与继电器器的不匹匹配将使使电路复复杂化，等等等因素素的存在在，因此此我们考考虑选用用CMOOS集成成电路CCD45510和和CD445111的组合合。第2章 继继电器总总体方案案及单元元电路简简述 时时间继电电器的总总体方案案确定了了，芯片片的选型型也确定定下来了了，下面面该看看看究竟选选用什么么样的电电路来完完成时间间继电器器的功能能了。 2.1 方案选选择 这里，我们们想到了了两种可可行的方方案可作作为时间间继电器器的主电电路。方案1：“加计数数”电路。这这种方案案的特点点是系统统开始工工作后，计计数器由由“0”开始做做

21、步距为为1的加加法运算算，数码码管输出出也是频频率为11秒的累累加。在在这种方方案中，计计数器CCD45510的的置数端端空置不不用，将将84221开关关接在计计数器的的输出端端“Q3QQ2Q11Q0”上，884211开关的的另一端端接4输输入与非非门的输输入端，而而4个与与非门的的输出端端又接到到了一个个4输入入或非门门的输入入端上。或或非门的的输出端端接三极极管做电电流放大大以驱动动继电器器。由于于所选集集成电路路的输入入端有一一个悬空空即为“1”的特点点，所以以只有当当84221开关关接通的的计数器器输出引引脚都为为“1”时与非非门才会会输出“0”，而也也只有此此时或非非门才会会因全“0

22、”而输出出“1”，此时时三极管管导通，继继电器线线圈得电电工作。这这种方案案的原理理图如图图2.11所示。图2.1 加计计数原理理方案2：“减计数数”电路。这这种方案案的特点点是，在在系统开开始工作作后，计计数器由由预置数数开始逐逐一做减减法计数数，数码码管输出出时逐渐渐减一的的。这个个方案需需要用到到计数器器的置数数功能，当当然计数数功能也也是必不不可少的的，这是是靠系统统加电瞬瞬间使计计数器置置数，读读入预置置的数值值后在做做减一计计算，知知道计到到零后继继电器动动作。瞬瞬间置数数再计数数的原理理如图22.2所所示。 图图中的PPE端为为计数器器的计数数/置数数使能端端。当该该脚为低低电平

23、“0”时计数数器工作作于置数数状态，读读入置数数端的预预置数；当该脚脚为高电电平“1”时计数数器工作作于计数数状态。由由此可得得电路状状态转换换原理如如下：因因为电容容 图图2.22 C两两端电压压不能突突变，因因此系统统刚上电电时，电电容C经经电阻RR充电，其其两端电电压为00，也就就是说此此刻PEE端为“0”电平，计计数器读读入预置置端数值值；对电电容C的的充电很很快完成成，电容容端电压压很快上上升到VVCC，于于是PEE端又变变为高电电平“1”，于是是计数器器开始以以刚读入入的数为为基数做做减一计计数，直直到计到到0为止止。由于减计数数的方式式显示比比较直观观，能确确切地显显示剩余余的延

24、时时时间，因此我们考考虑整体体方案就就此选用用此“减计数数”的方案案。此方方案的原原理如图图2.33所示。 图2.3 减计数数原理 2.2 单元电电路分析析 2.2.11 5555多多谐振荡荡电路2.2.11.1 5555定时时器的结结构及工工作原理理。 5555定时器器是一种种集数字与与模拟技技术于一一体的应应用极为为广泛的的中规模模集成电电路，只只要外加加少量的的电阻、电电容等元元件，就就可以很方方便地构构成多谐谐振荡器器、单稳态触触发器、施密特触发器等，因此在信号的产生和变换、自动检测及控制、定时和报警、家用电器等方面得到了较为广泛的应用。 555定时器根据内部器件类型可分为双极型和单极

25、型，其中双极型555定时器的电源电压使用范围为515V，输出电流可达200mA；单极型电源电压使用范围为218V，但输出电流仅有1mA。555定时器内部逻辑电路结构图见图2.4，其逻辑符号图如图2.5所示。各引脚符号如图中所示。电路内部C1和C2为比较器，G1和G2与非门组成基本RS触发器，经反相放大器G3输出为Q，集电极开路的三极管T（又称放电管）由 控制其导通或截止。现结合电路内部工作原理介绍有关引脚的功能。555定时时器电路路有三个个5K电阻构构成分压压器，当当控制电电压输入入端VCC悬空时时，比较较器C11的同相相输入端端的参考考电压为为。对于于C1、CC2比较较器，其其输入与与输出关

26、关系为：当时，输出出为高电电平（11态）；当时，输出出为低电电平（00态）。对G1、GG2构成成的基本本RS触触发器，若若直接复复位端，则则当，时， ；当，时， ；当，时，和和 维持原原状态。 (a)5555逻逻辑电路路图 (b) 5555引脚脚图图2.4 5555定时时器根据上述原原理，5555定定时器可可归纳出出如表22.1中中所列的的四种逻逻辑功能能。 表2.1 5555定时时器功能能表输入比较器输出出输出直接复位复位控制TTH置位控制放电管0XXXX0导通111010导通100101截止10111不变不变（1）直接接复位功功能：当当直接复复位输入入端=00，不管管其它输输入状态态如何，

27、输输出，放电电管导通通。当直直接复位位端不用用时，应应时=11，这时时可行使使下列功功能。（2）复位位功能：当复位位控制输输入，置置位控制制输入时时，使，则，放电管管导通。（3）置位位功能：当，时，使使，则，放电电管截止止。（4）维持持功能：当，时，使使，则和状态维维持不变变，状态态也不变变。 如如果把输输入端电电压在时时作为11态，在在时作为为0态；而把输输入端电电压在时时作为11态，在在时作为为0态，这这样，就就可以根根据5555定时时器的输输入与输输出关系系列出如如表2.1中粗粗框中所所示规律律。2.2.11.2 5555组成成秒脉冲冲多谐振振荡电路路多谐振荡器器是产生生矩形波波的自激激

28、振荡器器。由于于矩形波波包含基基波和高高次谐波波等较多多的谐波波成分，因因此称为为多谐振振荡器。另另外，这这类电路路不存在在稳态，故故又称无无稳态电电路。 1电路组组成及工工作原理理 组组成多谐谐振荡器器的电路路很多，用用5555组成的的多谐振振荡器的的原理图图和波形形图分别别如图22.5和和图2.6所示示，其工工作原理理简述如如下。在接通电源源后，通通过、对电容容充电，在在未达到到和之前，集集成电路路第6、22引脚状状态为00、0和和0、11，故输输出为11，放电电管T截截止。当当电容CC被充电电达到时时，第66、2引引脚状态态为1、11，则输输出翻转转为0，放放电管TT导通。此此时电容容C

29、开始始通过RR2和TT放电，使使按指数数曲线下下降。当当处于和之间时时，第66、2引引脚状态态为0、11，输出出维持为为0，电电容C继继续放电电，直到到，使第第6、22引脚状状态为00、0，输输出又翻翻转为11态，放放电管TT截止，电电容C又又开始充充电，这这样周而而复始振振荡下去去，输出出为图22.7所所示矩形形波。图2.5 振荡荡器原理理图图2.6 振荡荡器波形形图 2振荡频频率的计计算 由由图2.7所示示的波形形和段的电电容充、放放电时间间可计算算其振荡荡频率。 由由公式可可知，输输出高电电平的脉脉宽为电电容C充充电暂稳稳态的时时间，即即，而输出低电电平的脉脉宽为电电容C放放电暂稳稳态的

30、时时间，即即故振荡频率率为由于充电时时间常数数大于放放电时间间常数，因因此矩形形波的占占空比为为 由由于是需需要产生生1Hzz的秒脉脉冲信号号，所以以现取，则则经推算算，可选选R1=4.33K，RR2=770K。 3时钟停停止 由由于时间间继电器器动作后后，时钟钟电路仍仍在工作作，若不不强制停停止时钟钟，时间间继电器器的动作作状态将将不能保保持（只只能持续续一个始始终周期期，即一一秒），而而这不是是我们所所要求的的。为了了使继电电器能够够保持，必必须给电电路加一一个强制制停止时时钟的部部分，而而这只有有在时钟钟产生部部分控制制最为方方便。在在这里，我我们利用用了5555定时时器的直直接复位位功

31、能，其其原理图图如图22.7所所示。它它的工作作原理是是，当IIC9输输出高电电平驱动动信号时时，其信信号输出出分为两两路，一一路是继继电器线线圈的驱驱动，经经三极管管电流放放大后 图22.7 计数数器停止止驱动继电器器动作；另一路路作为时时钟电路路的复位位信号，经经，三极极管VTT1反相相后控制制5555定时器器的直接接复位端端，其中中R6是是上拉电电阻。本本电路的的工作原原理是：当ICC9未输输出高电电平控制制信号时时，三极极管VTT1由于于基极电电位为00V，则则三极管管因发射射结电压压达不到到三极管管导通电电压而截截止，与与三极管管VT11集电极极相连的的5555时基电电路的复复位引脚

32、脚通过上上拉电阻阻R6的的作用连连接到+12VV的电源源电压，此此时此管管脚呈高高电平，5555时时基电路路正常工工作于无无稳态振振荡器状状态，为为计数器器计数提提供秒脉脉冲计数数信号；当ICC9输出出高电平平的驱动动控制信信号时，三三极管VVT1导导通，其其be结结结压降降变为00.3VV左右，与与之相连连的5555时基基电路第第4脚电电压也随随之降低低变为00.3VV左右的的低电平平状态，时时钟电路路强制复复位，不不再有方方波信号号输出，其其输出变变为0。这这样，后后面的计计数器停停止计数数，LEED数码码管显示示“00000”，电路路状态得得以保持持下去，直直到按复复位按钮钮重新计计时（

33、将将在后面面加以介介绍）。2.2.22 计计数电路路设计 计计数电路路当然是是由计数数器构成成的。计计数器是是数字系系统中应应用场合合最多的的时序电电路，它它不仅能能使用于于对时钟钟脉冲进进行计数数，还可可以用于于定时、分分频以及及进行数数字运算算等。 计计数器的的种类繁繁多，从从不同角角度出发发，有不不同的分分类方法法： 按按计数器器中触发发器翻转转的时序序异同分分，有同同步计数数器和异异步计数数器两类类。 按按计数器器中数字字变化规规律分，有有加法计计数器、减减法计数数器和可可逆计数数器。递递增计数数的称为为加法计计数器，递递减计数数的称为为减法计计数器，既既可进行行加法、又又可进行行减法

34、计计数的称称为可逆逆计数器器。 按按计数体体制来分分，又二二进制计计数器、二二-十进进制（或或称十进进制）计计数器、任任意进制制（也称称N进制制，即除除二进制制、十进进制之外外的其它它进制）计计数器。 在在本电路路中，我我们选用用的是同同步十进进制计数数器CDD45110。下下面就CCD45510做做简要介介绍。2.2.22.1 CDD45110简介介 CCD45510的的引脚封封装图如如下图，它它的各脚脚功能介介绍如下下。 CDD45110的输输入端有有异步清清零端RRST，高高电平有有效，仅仅当RSST=11时，计计数器输输出清零零，与其其它控制制状态无无关。 为计计数器使使能端，低低电平

35、有有效，仅仅当=00时计数数器工作作。 PEE为异步步置数控控制端，低低电平有有效，当当RSTT=0，PPE=00时，PP3P22P1PP0被置置于Q33Q2QQ1Q00端，不不受CLLK控制制。 图22.8 CDD45110引脚脚 当RRST和和PE均均无有效效输入时时，即RRST=0和PPE=11，而加加/减法法计数控控制端UU/为高高电平，计计数脉冲冲从计数数输入端端CLKK输入时时，进行行加法计计数；UU/为低低电平是是进行减减法计数数。 是进位输输出端，进进位时输输出低电电平。加加法时进进位输出出条件为为=，减法法时借位位输出条条件为=。这说说明，进进行加计计数当QQ3Q00均为11

36、时，即即在计数数状态为为10001时，给给出一进进位信号号；进行行减计数数，当QQ3Q22Q1QQ0均为为0时，即即在计数数状态下下为00000时时，给出出一借位位信号。这这是符合合十进制制计数规规律的。 若若需构成成两位以以上的十十进制计计数器，只只需将低低位的接接到高位位的就可可以了。因因为常态态时是高高电平，和和它接在在一起的的也是高高电平，因因此级联联的高位位计数器器将不工工作；而而当低位位进位时时，其输输出跳变变为低电电平，高高位计数数器因是是低电平平而满足足工作条条件，在在下一个个脉冲到到来时开开始计数数，脉冲冲过去后后又停止止工作，直直到低位位计数器器再次进进位。例例如，在在本设

37、计计中需要要一个1100000进制制的计数数器，就就可以利利用上CCD45510的的级联功功能了。 CCD45510的的逻辑时时序图如如图2.9所示示。 CCD45510的的典型工工作参数数如表22.2所所示。图2.9 CDD45110逻辑辑时序图图表2.2 CDD45110典型型工作参参数CHARAACTEERISTICCCONDIITIOONS(V)LIMITTS AAT IINDIICATTED TEMMPERRATUURESSUNITSS-55-40+85+125+25Min.Typ.Max.Quiesscennt DDeviice Currrennt Maxx-0，555515015

38、0-0.045-0，10101010300300-0.0410-0，15152020600600-0.0420-0，202010010030003000-0.08100Outpuut LLow (Siink)Currrennt Minn0.40，550.640.610.420.360.511-mA0.50，10101.61.51.10.91.32.6-1.50，15154.242.82.43.46.8-Outpuut HHighh (SSourrce)Currrennt Minn4.60，55-0.644-0.611-0.422-0.366-0.511-1-2.50，55-0.2-1.8-1.

39、3-1.155-1.6-3.2-9.50，1010-1.6-1.5-1.1-0.9-1.3-2.6-13.50，1515-4.2-4-2.8-2.4-3.4-6.8-Outpuut VVolttagee Loow-LLeveer Maxx-0，550.05-00.05V-0，10100.05-50.05-0，15150.05-100.05Outpuut VVolttagee Hiigh-Levver Miin-0，554.954.9515-0，10109.959.95-0，151514.95514.955-Inputt Loow VVolttagee MMax0.5，44.5-51.5-1.5

40、V1，9-103-31.5，113.55-154-4Inputt Hiigh Volltagge Minn0.5，44.5-53.53.5-1，9-1077-1.5，113.55-151111-Inputt Cuurreent Maax-0，1818表2.3 CDD45110真值值表CLKU/PERActioonX1X00No Coountt0100Countt Upp0000Countt DoownXXX10PreseentXXXX1Resett图2.100 CDD45110内部部电路原原理2.2.22.2 由CCD45510组组成的时时间继电电器计数数器 用用CD445100构建的的计数器

41、器，具有有功耗低低，工作作稳定可可靠，调调整方便便，生成成PCBB容易等等优点。现现让我们们来研究究一下由由CD445100组成的的时间继继电器计计数器。 前前面已经经说过，CCD45510级级联时，其其前后级级间的进进位控制制是由芯芯片的控控制端和和的配合合来完成成的。事事实上，我我们此次次设计的的时间继继电器就就是一个个定时器器，只是是它能够够显示剩剩余的定定时时间间，而且且能够用用于控制制大功率率电器。在在前面我我们已经经说过，本本时间继继电器采采用的是是减计数数方式定定时的，LLED数数码管上上显示的的时间始始终是剩剩余的时时间，因因此就此此来说此此显示方方式是十十分直观观的。对对于计

42、数数器定时时时间的的设置，是是采用先先置数再再计数的的工作方方式，下下面我们们就“计数器器工作原原理”及“计数器器进位原原理”两个方方面加以以说明。（1）计数数器工作作原理计数器工作作状态转转换。计计数器的的工作原原理如左左图所示示。电阻阻R1和和电容CC1共同同构成系系统开机机时的自自动状态态转换电电路，其其原理是是这样的的：由于于电容充充电是需需要一个个过程的的，也就就是说，在在刚开机机的一瞬瞬间，电电容C11两端的的电压是是不能够够突然变变化的，不不能突然然由“0”上升到到“VCCC”，反而而是停留留在0VV，因此此与电容容上端连连接的计计数器的的PE引引脚也是是0V，所所以此时时计数器

43、器工作于于置数状状态，其其输出为为预置数数即Q33Q2QQ1Q00=P33P2PP1P00。同时时，电容容C1通通过电阻阻R1及及+122V电源源充电，其其充电时时间常数数由下列列公式决决定 图图2.111 计数数器 可将将充电时时间常数数设为00.011秒，所所以由以以上公式式可知，可可将R11设为1100KK，将CC1设为为0.11uF。所所以，随随着电容容C1充充电的进进行，电电容C11上端电电压将不不断上升升，结果果是充电电结束后后其端电电压将为为VCCC=+112V，与与其相连连的计数数器PEE端的电电压也将将变为+12VV，这样样，此时时计数器器就会工工作于计计数状态态，计数数器将

44、随随计数脉脉冲的输输入作加加或减计计数操作作。加/减计数数转换控控制。前前面已经经说过，本本时间继继电器将将采用减减计数的的工作方方式。这这样，开开机瞬间间计数器器读入预预置的二二进制数数后从输输出端输输出，再再经译码码驱动器器和数码码LEDD显示器器后显示示出来，这这种显示示方式有有一个好好处，就就是比较较直观，LLED显显示器上上显示的的就是剩剩余的动动作时间间。由于于采用了了减计数数的工作作方案，所所以计数数器应该该设置为为减计数数的工作作方式，而而计数器器中的UU/端就就是加/减计数数功能控控制端。在在U/功功能端接接入高电电平时，计计数器工工作于加加计数状状态（UUP）；在U/端接入

45、入低电平平时，计计数器工工作于减减计数状状态（DDOWNN）。 时时间继电电器的驱驱动输出出是靠44片计数数器的借借位输出出端与一一片双44输入或或非门连连接后经经三极管管驱动电电磁继电电器输出出的。因因为计数数器是做做减法运运算的，其其二进制制输出端端最终会会由“10001”减为“00000”，此时时计数器器的借位位输出端端将输出出一低电电平的借借位信号号，其维维持时间间为一个个时钟周周期。当当4片计计数器都都输出“00000”时，即即定时时时间到时时，4片片计数器器的借位位输出端端都会输输出低电电平的借借位信号号，由于于此时各各端都连连入了一一片4输输入或非非门的输输入端，所所以造成成或非

46、门门的输入入端信号号都是低低电平“0”，遵循循或非门门“有1出出0，全全0出11”的逻辑辑功能规规则，此此时或非非门将输输出高电电平的驱驱动信号号，此信信号经三三极管的的共发射射极放大大电路之之后驱动动电磁继继电器工工作，而而时间继继电器于于此时常常闭触点点断开、常常开触点点闭合。其其原理图图如图22.122所示。图2.122 驱动动输出（2）计数数器进位位 由由于一片片十进制制计数器器只能显显示一位位十进制制数，而而我们所所设计的的时间继继电器要要求计数数范围是是00000999999，因此此需要44片十进进制计数数器进行行级联。利利用计数数器芯片片可以很很方便地地构成任任意进制制的计数数器

47、，而而计数器器级联的的方法主主要有反反馈归零零法和反反馈置数数法两种种，现分分别加以以介绍。 反反馈归零零法 这这种级联联方法是是利用计计数器清清零端的的清零作作用，截截取技术术过程中中的某个个中间状状态控制制清零端端，使计计数器由由此状态态返回到到零重新新开始计计数，这这样就弃弃掉了一一些状态态，把模模较大的的计数器器改成了了模较小小的计数数器。 例例如，要要求利用用十进制制计数芯芯片CDD45110构成成二十三三进制计计数器。因因为CDD45110是十十进制计计数器，要要用它来来构建二二十三进进制计数数器，就就是要求求计数器器的模=23，这这需要两两片CDD45110才能能完成。CCD45

48、510的的清零端端RSTT为高电电平有效效，计数数时应置置RSTT端为高高电平。为为构成二二十三进进制计数数器，当当低位片片子输出出3（即即二进制制00111），高高位片子子输出22（即二二进制000100）时，应应执行归归零功能能，此时时只要将将处于11状态的的输出端端反馈给给芯片清清零端RRST就就可以了了，起逻逻辑接线线图如图图2.113所示示。图2.133 反反馈归零零法 由由以上例例子可知知，确定定0所取取输出代代码是个个关键，这这个芯片片的清零零方式有有关（同同步清零零还是异异步清零零）。异异步清零零是一NN作为置置零的输输出代码码，同步步清零是是以N-1作为为置零的的输出代代码。

49、此此外还要要注意清清零端的的有效电电平，以以确定反反馈引导导门是与与门还是是与非门门。 反反馈置数数法 利利用具有有置数功功能的计计数器（如如CD445100），截截取某一一计数中中间状态态反馈到到置数端端，而将将数据输输入端PP3P22P2PP1全部部接零，这这样就会会使计数数器的状状态在000000到这一一中间状状态之间间循环，这这种方法法类似于于反馈归归零法。另另一种方方法是利利用计数数器到达达11111这个个状态时时产生的的进位信信号，将将进位信信号（高高电平）反反馈到置置数端，而而数据输输入端PP3P22P1PP0置成成需要的的某一最最小数pp3p22p1pp0，则则计数器器就可重重

50、新冲这这一最小小数开始始计数，整整个计数数器将在在p3pp2p11p011111等NN个状态态中循环环。 例例如，要要设计一一个自然然二进制制码0000001111的计计数器，选选用CDD45110，由由于该电电路在CCP作用用下才能能置数，故故用N-1即001111作为置置数信号号，数据据输入端端P3PP2P11P0接接为00000，由由Q3QQ2Q11Q0端端引出的的1信号号经与非非门送置置数控制制端即可可，逻辑辑图如图图2.114所示示。显然然，该计计数器为为9进制制计数，即即N=99。 图图2.114 反馈置置数法 时时间继电电器进位位 本本时间继继电器的的进位，是是采用的的级间直直接

51、连接接的同步步计数、同同步进位位的工作作方式。其其原理图图如图22.155所示。详详见下图图。图2.144 计计数器进进位如上图所示示，本电电路使用用了计数数器CDD45110的使使能端即即第5脚脚。在计计数时，IIC5IC88的84421码码输出端端逐渐输输出0000010001的四四位二进进制数（或或00000预预置数），当当低位计计数器芯芯片从000000计数至至10001时，其其进位输输出端输输出跳变变为低电电平，为为高为计计数器的的工作提提供了条条件。因因为端在在平时是是高电平平的，因因此与其其相连接接的高位位片的端端也是高高电平，这这使高位位片强制制停止工工作，不不能计数数。只有有

52、在低位位片有进进位输出出而变为为低电平平时，高高位片才才能计数数，随着着下一个个计数脉脉冲的到到来，高高位片加加1，低低位片回回零，然然后又回回到高位位片不工工作的状状态。图图中，按按钮是为为重新计计时而设设置的。当当按下按按钮时，计计数器的的计数/置数功功能转换换端接入入低电平平，计数数器读入入由置数数端置入入的二进进制数据据，在松松开按钮钮后计数数器再重重新计数数、定时时。2.2.33 显显示电路路设计在数字系统统中，常常常需要要将测量量或数值值运算结结果或字字符直接接显示出出来，以以便于人人们监视视数字系系统的工工作情况况。因此此，数字字显示电电路通常常是数字字设备中中不可缺缺少的组组成

53、部分分。数字字显示电电路通常常包含译译码驱动动电路和和数码显显示电路路，其框框图如下下：8421BBCD码码数数码显示器译码器图2.155 驱驱动显示示2.2.33.1显显示驱动动器在此次设计计中，我我们采用用了CDD45111作为为7段LLED数数码显示示器的译译码驱动动电路。CD4511是BCD码至七段码的集成译码器，即4-7线译码器，可实现将四位的BCD输入信号(DCBA)转换成7位(、)的编码信号的功能。CD4511的引脚功能如图2.16所示。图2.166 CCD45511引引脚图译码显示器器的内部部逻辑功功能电路路如图22.177所示。图2.177 CCD45511内内部逻辑辑电路

54、现现根据图图2.116和图图2.117介绍绍译码显显示器的的功能。各功能引脚脚的真值值表如表表2.44所示。 AA、B、CC、D为为芯片输输入端，从从此处输输入二进进制的BBCD编编码，经经译码器器译码后后输出、的7位编码码信号，然然后驱动动LEDD数码显显示管显显示。 、为7位编码码信号输输出端，它它们是高高电平的的有效输输出，可可用于驱驱动共阴阴极的LLED数数码显示示管。表2.4 CDD45111功能能真值表表D C B Aa b c d e f gXX0X X X X1 1 1 1 1 1 18X0X X X X0 0 0 0 0 0 0Blankk010 0 0 01 1 1 1 1

55、 1 00010 0 0 10 1 1 0 0 0 01010 0 1 01 1 0 1 1 0 12010 0 1 11 1 1 1 0 0 13010 1 0 00 1 1 0 0 1 14010 1 0 11 0 1 1 0 1 15010 1 1 00 0 1 1 1 1 16010 1 1 11 1 1 0 0 0 07011 0 0 01 1 1 1 1 1 18011 0 0 11 1 1 0 0 1 19011 0 1 00 0 0 0 0 0 0Blankk011 0 1 10 0 0 0 0 0 0Blankk011 1 0 00 0 0 0 0 0 0Blankk011

56、1 0 10 0 0 0 0 0 0Blankk011 1 1 00 0 0 0 0 0 0Blankk011 1 1 10 0 0 0 0 0 0Blankk11X X X X* 为为灯测试试输入端端，是低低电平有有效，当当此端接接入低电电平时，驱驱动器输输出与其其它输入入状态无无关，而而输出为为全1，即即与之相相连的数数码LEED显示示器显示示数字“8”。 为为灭灯输输入控制制端，低低电平有有效，当当端接入入低电平平时，驱驱动器无无驱动输输出，驱驱动输出出全0即即数码LLED显显示器无无任何显显示。 为为驱动器器使能端端，低电电平有效效，当此此端接入入低电平平时译码码驱动器器才能工工作。2

57、.2.33.2 LEED数码码显示器器如今的数码码显示器器有多种种类型，如如LEDD数码管管，荧光光数码管管，液晶晶数码显显示器，等等等。我我们主要要采用的的显示方方式是利利用LEED数码码管。因因为LEED数码码管具有有成本低低，驱动动电路简简单，现现实亮度度高，直直观而且且清晰，抗抗干扰性性能好等等众多优优点，所所以这里里采用LLED数数码管的的显示方方式。下下面简要要介绍一一下LEED数码码管。LED七段段数码管管就是半半导体数数码管，其其内部结结构就是是由8个个LEDD发光二二极管组组成的，其其中一个个用于显显示小数数点，另另外7个个用于显显示数字字。所以以，LEED数码码管的基基本单

58、元元结构就就是PNN结，目目前的LLED数数码管较较多采用用的是磷磷砷化镓镓PN结结发光二二极管结结构。单单个PNN结可以以封装成成发光二二极管，而而多个PPN结的的组合就就可以封封装成分分段式半半导体数数码管。发发光二极极管工作作时的管管压降为为1.553VV，工作作电流为为几毫安安到十几几毫安，寿寿命很长长。LEED数码码管根据据内部组组成LEED接法法的不同同可以分类为共阴阴极和共阳阳极两大类，图图2.118是共共阴和共共阳极数数码管的的内部组组成电路路，以及及LEDD数码管管的外观观图，它它们的发发光原理理都是一样样的，不不同的只是电电源极性性的差异异。了解解了LEDD的这些些特性，对

59、我们的设计是有很大帮助的，还 图2.18 数码管有助于对软软件的编编程，因因为不同同类型的的数码管管，除了了它们的的硬件电电路有差差异外，它们各自的编程方法也是不同的。将数只LEED的阴阴极连在在一起即即为共阴阴式驱动动，而将将数只LEED的阳阳极连在在一起即即为共阳阳式驱动动。以共共阴式为为例，如如把阴极极接地，在在相应段段的阳极极接上正正电源，该该段即会会发光。当当然，LLED的的驱动电流流通常较较小，所所以一般般均需在在回路中中接上限限流电阻阻。假如如我们将将“b”和“c”段接上上正电源源，其它它端接地地或悬空空，那么么“b”和“c”段发光光，此时时，数码码管显示示将显示示数字“11”。

60、而而将“a”、“b”、“d”、“e”和“g”段都接接上正电电源，其其它引脚脚悬空，此此时数码码管将显显示“22”。其其它字符符的显示示原理与此此类同。LED是由由8个发发光二极极管组成成的，其其中7个个发光二二极管排排成“8”字行，另另一段构构成小数数点“dp”。通过过不同的的组合，可可用来显显示09、aaf及及小数点点“.”等字符符。其字字型码如如下表所所示。表2.5 LEED的显显示编码码表字形共阴极显示示共阳极显示示0123456789ABCDEF熄灯C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H84HFFH3FH06H5BH4FH66H6DH