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1、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，完成复位功能。（3）按下暂停开关
2、，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 日目 录1设计任务及要求11.1 设计目的11.2 设计任务11.3 电路要求12设计方案22.1 秒计时器的功能和结构22.1.1 功能22.1.2 结构22.2 秒计时器的器件选择33 秒定时器的硬件电路设计43.1 整体电路43.2各模块原理分析4频率发生器设计4分频电路设计4加计数器电路设计5译码器电路设计6显示电路设计7暂停电路设计7复位电路设计74电路制作与测试84.1 电路制作84.1.1 注意
3、事项8 焊接工艺84.2 电路调试9电路检测9电路调试105心得体会106参考文献11 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。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
4、）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 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。 结构结构框架如图2.1所示：显示模块译码模块分频模块同 数步 莫加 块计 清 零模 块暂 停模 块频 产率 生模 块图 2.1计时器设计框架图它主要包括以下几大模块，功能如下所述：频率产生模块：用于产生32.768KHZ的频率。分频模
5、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3.1 整体电路整体电路图如图3.1所示：图 3.1 电路原理图3
6、.2各模块原理分析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=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
7、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驱动电路显示电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
8、正常的显示。图3.5显示电路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电路制作与测试4.1 电路制作 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
9、，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。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。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
10、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
11、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。电路调试（1）电源打开时，数码管
12、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。
