计时仪毕业设计论文

-毕业设计论文计时仪毕业设计论文计时仪PAGE20PAGE21-毕业设计论文计时仪PAGE1毕业设计论文计时仪指导老师姓名：专业名称：电子信息技术/商务英语班级学号：论文提交日期：论文答辩日期：

【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CD4511CD4518【ABSTRACT】:Digitaltimeismainlyusedfortherapidindustrialmachineryoperatingtime,particularlyfortheoperationofsophisticatedmachinerytime.Thefour0.01stimeraccuracycanbeachievedusingprecisiondigitalintegratedcircuitstotimetohelpprovideagoodproduction.Thetimeismainlyusedtoachievethefunctionofdigitalintegratedcircuits,digitalcontrolwithfourCD4511andCD4518countanduse,alsohavecontrolcircuit.Userscanrealizetheneedtocountertheneedtocontrolreflectsasimplecircuit,reliableandcheap.Thesmallsizeandprecisiontimecontrolsystemsandsoon.【KEYWORDS】:CounterCD4511CD4518 目录绪论第1章设计任务和要求1．1基本任务和要求1．2功能部分第2章计时仪原理2．2计时仪简介2．3计数仪的设计、原理分析2．3.1电源部分2．3.2秒产生电路2．3.3控制电路2．3.4计数部分2．3.5显示部分第3章原器件的选择第4章硬件调试经验总结致谢参考文献附录一整体电路原理图绪论在数字电路中，用来记录输入CP脉冲个数的电路称为计数器，计数器属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。计数器不仅仅用来记录脉冲的个数，还大量用作分频、记时、定时、数字测试、运算和控制等电路，在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用，成为任何现代数字系统中不可缺少的组成部分。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。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。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。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。第1章设计任务和要求1．1基本任务和要求1）任务：用数字电路设计一个数字计时仪2）基本要求：☆1时钟能够显示秒\毫秒\微妙,精度0.01S☆2电路具有可调时功能1．2功能部分1）时间能够显示时2）提高时钟准确第2章计时仪原理2．1计时仪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。2．2计数仪的设计、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:CD4511CD4518CD4513CD40106100K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：电源电路电源电路 AC220VDC5v脉冲电路分频电路脉冲电路分频电路100KHZ控制电路控制电路100HZ计数电路计数电路清零、复位、保持显示电路显示电路图2.12．3.1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：二极管整流二极管整流变压器电容滤波稳压电路AC220V9V2000uFDC5VDC5V图2.2在设计电路的时候，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9V9W变压器。经过以下桥式整流电路：图2.3桥式整流电路和波形图再经过9V2000UF的电容滤波电路：图2.4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μF，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见产品如图1.1所示。图2.5CW78××、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。图2.6CW78╳╳典型应用电路2．3.2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。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。100.00KHZ脉冲源CD451810KCD45181KHZCD4518100CD4518100.00KHZ脉冲源CPQ3CPQ3CPQ3CPQ3RCPRCPRCPRCP图2.62．3.3控制电路计时的开始、中断、停止、复位都需要进行控制，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。图2.74013管脚图 图2.84013功能表2．3.4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1～7和9～{15}。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，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。图2.94518管脚图图2.104518功能图图2.114518波形图根据4518的的功能表，我们可以知道当有脉冲触发时，EN或者CR管脚任意为高电平，芯片则开始加计数。具体的功能表及真值表如下：CPENCR功能↑10加计数0↓0加计数XX1清零（复位）Q1-Q4为0图2.124518的功能表输入输出CP或EN0123456789Q40000000011Q30000111100Q20011001100Q10101010101图2.134518的真值表我们还可以从真值表里得出，利用EN端下降沿触发的特点组成N位十进制计数器。从波形分析，当输入端的计数脉冲到第10个时，电路自动复位0000状态，因为4518没有进位功能的引脚，所以应该充分利用第6或14脚输出脉冲的下降沿，利用该脉冲和EN端相连，就可以实现电路进位的功能，根据分析结果，电路设计如下：图2.142．3.5显示电路(4511及数码管)译码和数码显示电路是将数字钟的记时状态直观清晰地反映出来,被人们的视觉器官所接受。显示器件选用LED七段数码管.在译码显示电路输出信号的驱动下,显示出清晰,直观的数字符号。CD4511是BCD-锁存/七段译码/驱动器，有灯测试功能；以反相器作输出级，用以驱动LED或数码管；具有消隐输入；显示数6时，a=0,显示9时，d=0.1--B,2--C,3--LT（为灯测试输入端）,4--BI（数据输入端）,5--LE（锁存使能，锁存输入使能）,6--D,7--A,8--VSS（电源负极）（A，B，C，D为门电路的输入端）9--e,10--d,11--c,12--b,13--a,14--g,15--f,16--vdd(电源正极)（a,b,c,d,e,f,g为译码输出；显示字符端输出，连接数码管的相应脚。图2.154511的管脚图CD4511是一个用于驱动共阴LED显示器的BCD码—七段码译码器，其引脚路如图6.1，逻辑功能见表2，8421BCD码对应的显示见图7.1。其功能介绍如下：BI：当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭状态，不显示数字。LT：当BI=1，LT=0时，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：使能控制端，当LE=0时，允许译码输出。DCBA：为8421BCD码输入端。abcdefg：为译码输出，输出为高电平。

LED数码有共阳和共阴两种，把这些LED发光二极管的正极接到一块（一般是拼成一个8字加一个小数点）而作为一个引脚，就叫共阳的，相反的，就叫共阴的，那么应用时这个脚就分别的接VCC和GND。再把多个这样的8字装在一起就成了多位的数码管了。找公共共阴和公共共阳首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百的也欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的了。第3章原器件的选择+5V电源LCD数码管4个CD4511芯片4个、CD4518芯片8个、40106芯片3个、4081、4013芯片各一个100K晶振一个，7805稳压器一个电阻、电容若干第4章调试过程介绍接好电源，我准备认真调试。调试过程中，出现了数码管不亮的故障。在指导老师的帮助下，首先我检测CD4511是否有电源5V供应，根据电路图，准备测量与该数码管相连接的CD4511之间的电路部分，用万用表*1档，在电阻R2间测量，结果显示正常，为200欧姆，通过测量结果，可以判断问题故障出在数码管。接着，我准备检测数码管是否接地，用万用表的电阻挡*1档，两表笔分别放在CD4511的8脚和数码管的8脚，经过测量，表针不转动，显示无穷大。可以判断该数码管没有接地。所以进行数码管接地。接电源再次调试，出现数码管不计数的故障，根据电路图，首先我检测CD4518是否有电源5V供应，用万用表*1档，在4个CD4518的8脚分别检测，结果显示正常，表针转动，再测CD4518是否接地，用万用表*1档，在4个CD4518的16脚分别检测，表针不转动，显示无穷大。可以判断CD4518没有接地。所以进行CD4518接地。接电源再次调试，出现第1个和第3个数码管的b段不亮的故障，根据电路图，CD4511的12脚与b段相连，用万用表*1档，在电阻R2间测量，表针不转动，显示无穷大。通过测量结果，可以判断问题故障出在连接部分，检测两处都有掉线，所以进行焊接。接电源再次调试，显示结果为正常计时并显示。经验总结这次电路设计制作跟以往的制作相比，是我们在老师的指导下独立制作出来的，因此获得了很多的经验：能设计出一个良好的设计电路，扎实的基础知识是不可缺少的，因此前期找资料积累知识看似慢，实际上恰恰给后期的制作带来很大方便，往往更是节省了许多时间。在制作过程中，马虎不得，粗心不得，特别是电子类的设计更应该如此，一步一步来，逐个逐个调试，不可囫囵吞枣，不可贪图方便。在调试过程中，我也出现了很多问题，问题基本都是因为不仔细，导致的一个个小错误。在实践当中，灵活运用书本上的所讲知识，万变不离其中，只有扎实掌握了核心方法，才有可能做到灵用巧用。致谢通过这次毕业设计，我学会了很多，也巩固了所学的知识，在此我感谢我的知道老师，感谢她对我们孜孜不倦的教诲，她为我们放弃了很多个人的时间，甚至周末都留在学校辅导我们，徐老师为我指点迷津，精心点拨，热诚鼓励。徐老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，对徐老师的感激之情是无法用语言表达的。同时我也要感谢在我毕业设计阶段，乃至大学四年学习生活中帮助过我的师长和同学。此次论文与设计的完成对我是一个巨大的激励，使我在学术研究方面充满了信心，更为我在今后的学习与生活中提供了宝贵的经验。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请再次接受我诚挚的谢意！最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，感谢你们！主要参考资料网站：中国电子资源网，文献：[1]《电子技术课程设计指导》湖南大学出版社[2]《脉冲与数字电路》[3]毕满清电子设计实验与课程设计（第三版）[M].机械工业出版社，2005[4]郭少勇《实验电子技术》[M]，石油出版社，2004[5]王源《使用电路基础》[M]，机械工业出版社，2003[6]王兰君《新编电工使用电路500例》[M]，河南科学技术出版社，2005[7]《电子报合订本》附录1基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP4