1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　555定時(shí)器構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器 </p><p>　　3、1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介</p><p>　

2、　3、2 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器</p><p>　　四、啟停控制電路（RS觸發(fā)器）</p><p>　　4、1基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和動(dòng)作特點(diǎn)</p><p>　　4、2 RS觸發(fā)器的時(shí)序圖</p><p><b>　　五、計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　5、1 CC40192引腳圖及

3、功能簡(jiǎn)介</p><p>　　5、2 用CC40192構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器及六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　六、譯碼電路</b></p><p>　　6、1 CD4511引腳圖及功能簡(jiǎn)介</p><p>　　6、2 CD4511工作原理及真值表</p><p>　　6、3 CD4511構(gòu)成

4、的譯碼電路</p><p><b>　　6、4顯示譯碼器</b></p><p><b>　　七、總體電路圖</b></p><p>　　八、不同信號(hào)發(fā)生器之間的比較及電路改進(jìn)創(chuàng)新</p><p><b>　　九、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　

5、　十、參考資料（附所用器件名稱及數(shù)量表）</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是以通用計(jì)時(shí)秒表（如運(yùn)動(dòng)會(huì)計(jì)時(shí)用秒表）為設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)具有啟停控制及清零功能的秒表，要求具有較高精度，能分辨到百分之一秒，利用模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子知識(shí)，合理選用測(cè)量控制元件，選擇合適的IC芯片及驅(qū)動(dòng)元件;設(shè)計(jì)成果要求具有性能穩(wěn)定、安全可靠、電路簡(jiǎn)潔

6、、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.要保證精度</p><p>　　2.有啟停及清零控制</p><p>　　3.能精確到0.01S</p><p>　　4.設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示電路</p><p><b>　　5.寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p><

7、;b>　　二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　秒表需要由信號(hào)發(fā)生器、啟?？刂齐娐?、計(jì)數(shù)器、譯碼電路及顯示電路（七段數(shù)碼，此次設(shè)計(jì)所用器件為共陰極數(shù)碼管）組成。由于秒表無(wú)外界輸入的時(shí)鐘信號(hào)，所以信號(hào)發(fā)生器需要由自激振蕩電路構(gòu)成。選用多諧振蕩器構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器，在接通電源后，不需要由外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖，且波形穩(wěn)定。通過(guò)單刀雙置開(kāi)關(guān)控制RS觸發(fā)器Q輸出端的高低電平來(lái)達(dá)到控制秒表的

8、啟停目的，電路簡(jiǎn)潔高效，且準(zhǔn)確性高。通過(guò)計(jì)數(shù)器的對(duì)單位矩形脈沖（本設(shè)計(jì)單位脈沖為0.01S）的計(jì)數(shù)達(dá)到計(jì)時(shí)目的，再由譯碼電路對(duì)計(jì)數(shù)器輸出端的譯碼及對(duì)七段LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)達(dá)到顯示目的。對(duì)多諧振蕩電路中相關(guān)電阻進(jìn)行調(diào)整，可得到設(shè)計(jì)所需要的單位矩形脈沖。此次設(shè)計(jì)的精確度為0.01S，秒表時(shí)長(zhǎng)共計(jì)9h59m59s，可廣泛用于運(yùn)動(dòng)會(huì)的各種賽事。原理流程圖如下;</p><p>　　三、555定時(shí)器構(gòu)成信號(hào)發(fā)生器</

9、p><p>　　3、1 555定時(shí)器簡(jiǎn)介</p><p>　　555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字—模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。</p><p>　　即使市場(chǎng)上有多種型號(hào)的555定時(shí)器，但是所有產(chǎn)品型號(hào)最后三位均為55

10、5，且它們的功能和外部引腳的排列完全相同。</p><p>　　圖1是CB555的電路結(jié)構(gòu)圖，它由比較器和、基本RS觸發(fā)器和集電極開(kāi)路的放電三極管三部分組成。</p><p>　　是比較器的輸入端（也稱閾值端，用TH標(biāo)注），是比較器的輸入端（也稱觸發(fā)端，用標(biāo)注）。是置零輸入端，是電源輸入端。是是（也稱，用DIS標(biāo)注）GND為接地端，是輸出端。</p><p>　　5

11、55定時(shí)器能在很寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可承受較大的負(fù)載電流，如果能使其自激振蕩，則可構(gòu)成多諧振蕩器。</p><p>　　3、2 555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器</p><p>　　由555定時(shí)器構(gòu)成的電路如圖2所示</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　根據(jù)電路分析可得震蕩周期</p>

12、;<p>　　其振蕩頻率為f=1/T，通過(guò)改變R和C的參數(shù)可改變振蕩周期和頻率，其最高頻率可達(dá)500kHz。由設(shè)計(jì)要求可得信號(hào)所需頻率為100Hz，即周期為0.01s。選取為10μF，選取=，則可求得==480.898347Ω，占空比q=，其輸出波形為</p><p>　　四、啟?？刂齐娐罚≧S觸發(fā)器）</p><p>　　4、1基本RS觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)和動(dòng)作特點(diǎn)</p

13、><p>　　設(shè)計(jì)所用基本RS觸發(fā)器有與非門構(gòu)成，電路如圖</p><p>　　表1是由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器的特性表（真值表）</p><p>　　注：后兩行狀態(tài)為不定</p><p>　　在正常工作時(shí)輸入信號(hào)應(yīng)遵守=0，即不允許輸入=1的信號(hào)。</p><p>　　4、2 RS觸發(fā)器的時(shí)序圖</p>

14、<p>　　通過(guò)控制開(kāi)關(guān)J2來(lái)控制輸出端的波形，其波形與多諧振蕩器的波形經(jīng)與非門后輸出則可得控制脈沖信號(hào)，從而控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖信號(hào)上升沿和下降沿，進(jìn)而達(dá)到控制秒表的啟停功能。</p><p><b>　　五、計(jì)數(shù)器</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)計(jì)脈沖數(shù)，還常用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及

15、其他特定的邏輯功能。計(jì)數(shù)器種類很多，根據(jù)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器；根據(jù)數(shù)制的不同，分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制的計(jì)數(shù)器；還可分為可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等等。</p><p>　　5、1 CC40192引腳圖及功能簡(jiǎn)介</p><p>　　CC40192為可預(yù)置BCD可逆計(jì)數(shù)器，其內(nèi)部主要由四位D觸發(fā)器組成，與一般計(jì)數(shù)器不同之處在于加計(jì)數(shù)器和減計(jì)數(shù)器分別由兩

16、個(gè)時(shí)鐘輸入端，即雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，并且具有清除和置數(shù)等功能。</p><p>　　CC40192具有復(fù)位端CR、置數(shù)控制端（低電平有效）、并行輸入端、加計(jì)數(shù)時(shí)鐘、減計(jì)數(shù)端等輸入，當(dāng)CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器置零；當(dāng)為低電平時(shí)，進(jìn)行預(yù)置數(shù)操作，將上的數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器中，計(jì)數(shù)操作由兩個(gè)時(shí)鐘輸入信號(hào)控制。當(dāng)＝“１”時(shí)，在上跳變時(shí)計(jì)數(shù)器加１計(jì)數(shù)；當(dāng)＝“１”時(shí)，在上跳變時(shí)計(jì)數(shù)器減１計(jì)數(shù)。</p><p>　　

17、除四個(gè)Q輸出外，CC40192還有一個(gè)進(jìn)位輸出端和一個(gè)非同步借位輸出端。和一般為高電平，只有在加計(jì)數(shù)器模式，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到最大狀態(tài)時(shí)，輸出一個(gè)寬度為半個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖；在減計(jì)數(shù)器模式，當(dāng)計(jì)數(shù)器全為零時(shí)，輸出一個(gè)寬度為半個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖。其引腳圖如圖所示</p><p><b>　　其功能如下如所示：</b></p><p>　　5、2 用CC40192構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)

18、器及六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>　　(1)CC40192構(gòu)成的百進(jìn)制計(jì)數(shù)器的電路圖如圖所示</p><p>　　低位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)由555多諧振蕩器提供，將低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端接至高位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端（），這樣就構(gòu)成了百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)計(jì)單位脈沖（0.01s）數(shù)。</p><p>　　(2)CC40192構(gòu)成的六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路如圖</p>

19、<p>　　低位計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出接至高位計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入信號(hào)（），高位計(jì)數(shù)器利用輸出端和經(jīng)與非門的信號(hào)完成本身的計(jì)數(shù)（未進(jìn)位時(shí)，U22A輸出高電平；進(jìn)位時(shí)，U22A輸出低電平）和進(jìn)位（進(jìn)位時(shí)的低電平完成自身的同步清零）</p><p><b>　　六、譯碼電路</b></p><p>　　譯碼和編碼的的過(guò)程相反，譯碼是編碼的逆過(guò)程。譯碼器是一種常用的組合

20、邏輯電路，其功能是將輸入的具有特定意義的二進(jìn)制代碼，按編碼的含義翻譯成相應(yīng)的信號(hào)或二進(jìn)制數(shù)碼輸出。此次設(shè)計(jì)選擇的是CD4511</p><p>　　6、1 CD4511引腳圖及功能簡(jiǎn)介</p><p>　　CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)

21、動(dòng)LED顯示器。</p><p>　　CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖所示。</p><p>　　其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， B1端應(yīng)加高電平

22、。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。a～g是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀，若要多位計(jì)數(shù)，只需將計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰

23、極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來(lái)選取，電源電壓5V時(shí)可使用300Ω的限流電阻.</p><p>　　6、2 CD4511工作原理及真值表</p><p><b>　?。?）鎖存功能</b></p><p>　　譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反向器組成，傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)，因此具有鎖存功能。</p&

24、gt;<p><b>　?。?）譯碼</b></p><p>　　CD4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，然后用或非門譯碼。</p><p><b>　?。?）消隱</b></p><p>　　BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。

25、</p><p><b>　　6、3 顯示譯碼器</b></p><p>　　為了能以十進(jìn)制數(shù)碼直接顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，目前廣泛使用了七段字符顯示器，或稱做七段數(shù)碼管。這種字符顯示器由七段可發(fā)光的線段拼合而成。常見(jiàn)的七段字符顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器。下圖是半導(dǎo)體數(shù)碼管的外形圖和等效電路。這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管（LED），因而也把它叫做LED

26、數(shù)碼管或者LED七段顯示器。</p><p>　　6、4 CD4511構(gòu)成的譯碼電路及驅(qū)動(dòng)七段LED電路圖</p><p>　　CD4511的輸入端接CC40192的相應(yīng)輸出端，LT和BI端接高電平，LE端接地。輸出端接七段數(shù)碼LED顯示</p><p><b>　　七、總體電路圖</b></p><p>　　圖中555

27、定時(shí)器（U24）構(gòu)成多諧振蕩器，其輸出信號(hào)和開(kāi)關(guān)電路信號(hào)經(jīng)與非門輸入CC40192。U21和U20組成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)0.01s的個(gè)數(shù)，其進(jìn)位信號(hào)輸入六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器1（U18和U19組成）。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)算秒信號(hào)的個(gè)數(shù)，其進(jìn)位輸入下一六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2（U16和U17組成）。六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器2計(jì)算分信號(hào)，其進(jìn)位輸入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器為小時(shí)單元，計(jì)時(shí)秒表的電路計(jì)時(shí)范圍為0h~9h59m59.99s，開(kāi)關(guān)電路可控制電路的啟停，達(dá)到設(shè)計(jì)

28、要求。</p><p>　　八、不同信號(hào)發(fā)生器之間的比較及電路創(chuàng)新改進(jìn)</p><p>　　8、1晶振振蕩電路與多諧振蕩器的比較</p><p>　　晶振全稱為晶體振蕩器，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率 經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。通分為以下幾類：普通晶振、溫補(bǔ)晶振、壓控晶振、溫控晶振等。</p><p&g

29、t;　　晶振振蕩電路頻率穩(wěn)定度高，其頻率穩(wěn)定度為30PPM，可做高頻振蕩電路，但不易改變頻率。同時(shí)，晶振的耗電量較大，易磨損。多諧振蕩器的電阻可以接可調(diào)電阻，所以其頻率可以改變。雖然晶振（加分頻器）和多謝震蕩器構(gòu)成的方波均為標(biāo)稱頻率，但多諧振蕩器的更加精確。</p><p><b>　　8、2電路創(chuàng)新改進(jìn)</b></p><p>　　市場(chǎng)上使用的秒表大都以紐扣電池作為

30、供電電源，電池中有害物質(zhì)甚多，且紐扣電池會(huì)自發(fā)漏電。運(yùn)用太陽(yáng)能電池板為其進(jìn)行供電，節(jié)能環(huán)保，無(wú)污染。</p><p><b>　　九、課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)是一次模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路等知識(shí)的綜合運(yùn)用，是一次對(duì)所學(xué)知識(shí)的整合；在一定程度上，對(duì)自我發(fā)展有很大幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了Multisim11.0軟件，這是一次對(duì)EDA知識(shí)的自學(xué)和

31、實(shí)踐。同時(shí)，由于自身知識(shí)的欠缺和不足，希望老師批評(píng)指正。</p><p>　　十、參考資料（附所用器件名稱及數(shù)量表）</p><p>　　【1】 楊貴恒，強(qiáng)生澤，張穎超，鄭勇編著.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.3</p><p>　　【2】 郭海文等主編.電氣實(shí)驗(yàn)技術(shù).徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.7</p><