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    数字逻辑课设秒计时器的设计.docx

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    数字逻辑课设秒计时器的设计.docx

    1、数字逻辑课设秒计时器的设计洛 阳 理 工 学 院课 程 设 计 报 告 数字逻辑课程设计课程名称 _秒计时器电路的设计设计题目 _计算机科学与技术专 业 _*班 级 _*学 号 _*姓 名 _2015年*完成日期 _课 程 设 计 任 务 书秒计时器电路的设计设计题目:_设计内容与要求:1. 课题分析,收集设计相关的文献资料,从整体上把握课题设计方案。2. 根据系统总体要求,设计原理框图。3. 使用中小规模数字集成电路完成秒计时器制作,电路要求:(1)电源打开时,数码管初始状态显示为“00”,系统进行正常运行,计时器开始递增计数,循环0059的秒计时。(2)按下清零开关,计数器进行置数,完成复

    2、位功能。(3)按下暂停开关,暂停计时;弹起暂停开关,计数器继续累计计数。(4)完成电路焊接调试,达到设计任务的各项技术指标。 指导教师: * 2015年1月5日课 程 设 计 评 语 成绩: 指导教师:_ 年 月 日 1设计任务及要求1.1 设计目的在学完了数字逻辑课程的基本理论后,能够综合运用所学知识设计和制作实际需要的简单电子电路,系统地进行电子电路的工程实践训练,锻炼动手能力,培养工程师的基本技能,提高分析问题解决问题的能力1.2 设计任务1. 课题分析,收集设计相关的文献资料,从整体上把握课题设计方案。2. 根据系统总体要求,设计原理框图。3. 使用中小规模数字集成电路完成秒计时器制作

    3、。1.3 电路要求(1)电源打开时,数码管初始状态显示为“00”,系统进行正常运行,计时器开始递增计数,循环0059的秒计时。(2)按下清零开关,计数器进行置数,完成复位功能。(3)按下暂停开关,暂停计时;弹起暂停开关,计数器继续累计计数。(4)完成电路焊接调试,达到设计任务的各项技术指标。2设计方案2.1 秒计时器的功能和结构2.1.1 功能本课题研究的数字计时器,应满足经济、实用的特点。经济和实用这两个因素就要求了这种计时器不仅能够实现计时、暂停、清零的功能,还应该结构简单且有可扩展的其他功能。2.1.2 结构结构框架如图2.1所示:图 2.1计时器设计框架图它主要包括以下几大模块,功能如

    4、下所述:频率产生模块:用于产生32.768KHZ的频率。分频模块:用于将产生的频率转换成1KHZ的频率。同步加计数模块:将输入的信号转换成8421码,并送到译码器。译码器模块:将输入的BCD码(8421码)转换成7位断码显示模块:通过数码管显示计数。暂停模块:按下暂停开关实现计时停在当前状态。清零模块:按下复位键,实现重新计数的功能。2.2 秒计时器的器件选择主要元件有5个数字集成电路(CD4543 2个;CD4518 1个; CD4040 1个;CD4060 1个)、2个一七段数码管和发光二极管、32.768HZ晶振,开关以及电阻若干。图 2.2秒计时器器件单 3 秒定时器的硬件电路设计3.

    5、1 整体电路整体电路图如图3.1所示:图 3.1 电路原理图3.2各模块原理分析3.2.1频率发生器设计使用32.KHz的晶振来产生频率。图3.1频率发生器3.2.2分频电路设计分频电路的设计首先使用CD4060芯片将输入的频率信号进行14分频,输出的频率又将作为CD4060的输入再次进行分频,最终的到1HZ/s的频率。图3.2分频电路3.2.3加计数器电路设计本次设计所用的芯片为CD4818,对于“A”:只要输入一个时钟脉冲,计数单元1A翻转一次;当1A为1,1D为0时,每输入一个时钟脉冲,计数单元1B翻转一次;当1A=1B=1时,每输入一个时钟脉1冲C翻转一次;当1=1B=1C=1或1A=

    6、1D=1时,每输入一个时钟脉冲1D翻转一次。这样从初始状态(“0”态)开始计数,每输入10个时钟脉冲,计数单元便自动恢复到“0”态。对于“B”:当2B=2C=1时恢复到“0”态。在2B和2C分别接了一个二极管,当两个同时为1的时候由于二极管的但想到同形式的输出的信号为低电平,并使得复位端为有效电平高电平,即达到清零的作用。图3.3加计数器3.2.4译码器电路设计本次电路设计中驱动数码管显示器使用用了两个CD4543芯片,来分别驱动两个共阴极的数码管将输入的BCD码转换成输出的显示段码。让LD端保持高电平,BI端和PH端保持低电平使得显示从0-9和0-6之间循环。图3.4驱动电路3.2.5显示电

    7、路设计显示电路采用了共阴极的数码管来作为显示器。其每一段之前都加了一个1千欧姆的电阻来限制电流,以保证数码管能够正常的显示。图3.5显示电路3.2.6暂停电路设计暂停电路的设计的实质是让秒计时器暂停工作,即停止频率的产生,故在频率产生的地方加上一个开关,来控制频率的产生;当开关闭合时晶振就工作,断开时就停止工作;此时其他部件的状态保持不变,已达到暂停的目的。图3.6暂停电路3.2.7复位电路设计复位电路中,用了一个轻触开关来控制;让开关与VCC相连,并连到两个计数器的复位端。两个个计数器的复位端是高电平有效,当按键按下时就能使复位端产生高电平,使其工作,以达到清零的目的。图3.6复位电路4电路

    8、制作与测试4.1 电路制作4.1.1 注意事项(1)在拿到电路PCB焊接板时,要先看看电路板的排布,然后根据焊接步骤,将元器件安装一个焊接一个,焊接前要注意元器件的正负极,安装正确;(2)正确插入元件:按照从低到高、从小到大的顺利安装,极性要符合规定,对于手工安装,应分批安装。(3)安装电解电容时,注意正负极,其外表面上有减号的一侧的引脚是负极,或长引脚是负极也可以;(4)焊接芯片时,要注意缺口方向,切勿焊反了。4.1.2焊接工艺a.焊接步骤:1)浸润:焊接部位首先达到焊接的工作温度时助焊剂首先融化,然后焊锡融化并于被焊元件和焊盘表面接触;2)流淌:液态的焊锡充满整个焊盘和焊缝,将助焊剂排除。

    9、3)合金:流淌的焊锡与被接元件和焊盘表面产生合金。4)凝结:移开电烙铁,温度下降,液态焊锡冷却凝固变成固态,从而将元件固定在焊盘上。b.工艺要求1)各元器件按照图纸的制定位置孔距进行插装、焊接。2)电阻插装焊接:卧式电阻应紧贴电路板插装焊接,立式电阻应在离电路板12mm处插装焊接。3)电容插装焊接:陶瓷电容应在离电路板46mm处插装焊接,电解电容应在离电路板12mm处焊接。4)二极管插装焊接:卧式二极管应在离电路板35mm处插装焊接,立式二极管应在离电路板12mm(塑封)和23mm(玻璃封)处插装焊接。5)集成电路插座插装焊接:应紧贴电路板插座焊接。c.元件焊接的要求手工焊接是利用电烙铁加热焊

    10、料和被焊金属,实现金属间牢固连接的一种焊接工艺技术,其工艺简单,不受使用场合和条件的限制,尤其是在电子产品的调试维修中占有重要的位置,因此,掌握手工焊接工艺依然是电子产品装配人员的基本技能。1)焊点的外观要求形状以焊点的为界,左右对称,锡点呈内弧形;焊料量均匀适当,锡点表明要圆满、光滑、无针孔、无松香渍、无毛刺;润湿度小于30。2)焊点的技术要求具有一定的机械强度,保证被焊件在受到振动和冲击时,不出现松动。保证其良好、可靠的电气性能。具有一定的大小、光泽和清洁美观的外表。4.2 电路调试4.2.1电路检测调试前,先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍,不要有错误、漏洞、短路、元器件相碰等现象发

    11、生。在焊接完成之后,上电调试之前,需要使用万用表进行测试,避免电路中出现短路,将芯片烧坏,以及检测电路中是否有元器件正负极接反了。4.4.2电路调试(1)电源打开时,数码管初始状态显示为“00”,系统进行正常运行,计时器开始递增计数,循环0059的秒计时。(2)按下清零开关,计数器进行置数,完成复位功能。(3)按下暂停开关,暂停计时;弹起暂停开关,计数器继续累计计数。5心得体会本次我们实习的内容是秒计时器的设计,我们做的是一种简单的60秒的计时器,这是一次对所学的内容进行的一次综合性训练。不仅要求对电路的原理搞懂,而且还应掌握一定的电路焊接技巧。*6参考文献1欧阳星明.数字逻辑M.武汉:华中科技大学出版社,2009 2王义军,数字电子技术/电气工程及其自动化,中国电力出版社,2006,01。3阎石,数字电子技术基础(第五版),高等教育出版社,2006年。4乔庐峰,王志功等译.VHDL数字电路设计教程M.北京:电子工业出版社,20055江捷,马志诚,数字电子技术基础,北京,北京工业大学出版社,2009,10,01。 6黄智伟,李传琦,邹其洪,基于Multisim 2001 的电子电路计算机仿真设计与分析,电子工业出版社, 2004年7月。


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