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课程设计_数字式计时器电路555定时器.doc
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课程设计_数字式计时器电路555定时器.doc
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目录
目录............................................................................................................1
1.系统设计思路与总体方案.....................................................................2
1.1 设计思路与流程图...........................................................................................2
2.Multisim 软件的简介.............................................................................3
2.1Multisim 概貌与特点........................................................................................3
3.555 定时器,CD4518 和 CD4011 介绍.................................................6
3.1 555 定时器........................................................................................................6
3.2CD4518 引脚功能............................................................................................10
3.3 CD4011 引脚图...............................................................................................11
..................................................................................................................11
图 3.3-1 芯片功能图图 3.3-2 引脚图......................................................11
4. 数字逻辑,振荡器,计数器和显示电路图......................................13
4.1 数字逻辑模块.................................................................................................13
4.2 振荡器模块.....................................................................................................13
4.3 计数器模块.....................................................................................................18
...............................................................................................................................18
图 4.3-1:计数器电路..........................................................................................18
4.4 显示器模块.....................................................................................................19
5. 电路的总体设计与调试......................................................................19
5.1 总体电路原理图.............................................................................................19
图 5.1-1:总体电路原理图..................................................................................20
6.课程设计感受.......................................................................................21
6.1 课程设计中的收获和体会.............................................................................21
7.附录与文献...........................................................................................23
7.1 附录.................................................................................................................23
7.2 参考文献.........................................................................................................23
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1.系统设计思路与总体方案
1.1 设计思路与流程图
根据任务书可以知道本课题是一个 2 位数字显示计数器,是一个十进制计
数器组合,本质上就是一计时器。通过一个时基电路产生一定频率脉冲,将脉
冲信号输入低位的计数器输入端,通过一级级的进位,从而达到计数。从而完
成此课题,我们可以将这整个计数系统,分为几个模块进行分析。
(1).数字逻辑控制模块。通过使用门电路来控制计时器进位与清零。
(2).脉冲信号产生模块。由一个振荡电路来产生一个固定频率的脉冲信
号,作为计时器的时基信号。
(3).计时数计数模块。接收计时与中断信号脉冲,从而控制计数器计数,
且有清零功能,该模块选用十进制计数器。
(2).译码显示模块。该模块要显示 00 到 99 的数字,选用十进制计数器
的基础上,通过它们之间的级联,最终显示相应数字。
该数字式定时器,需要用到 555 定时器,由此产生振荡信号,在数字逻辑电路的控制下,
由计数器计数,最后在数码管上显示出来,画为流程图如下:
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图 1.1-1:总体方案流程图
2.Multisim 软件的简介
2.1Multisim 概貌与特点
Multisim 是美国国家仪器(NI)推出的以 Windows 为基础的仿真工具,
适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、
电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
图 2.1-1:Multisim 工作界面
工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真
Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂容,这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技
术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。
通过 Multisim 和虚拟仪器技术,PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完
成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流
程。
目 前 在 各 高 校 教 学 中 普 遍 使 用 Multisim10.0 , 网 上 最 为 普 遍 的 是
Multisim 10.0,NI 于 2007 年 08 月 26 日发行 NI 系列电子电路设计软件,
NI Multisim v 10 作为其中一个组成部分包含于其中。
EDA(就是“Electronic Design Automation”的缩写)技术已经在电子
设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。
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一台电子产品的设计过程,从概念的确立,到包括电路原理、PCB 版图、单片
机程序、机结构、FPGA 的构建与仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分
析在的物理级设计,再到 PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总
装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成。EDA 技术借助计算机存储量
大、运行速度快的特点,可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检
验、设计优化和数据处理等工作。EDA 已经成为集成电路、印制电路板、电子
整 机 系 统 设 计 的 主 要 技 术 手 段 。 美 国 NI 公 司 ( 美 国 国 家 仪 器 公 司 ) 的
Multisim 9 软件就是这方面很好的一个工具。而且 Multisim 9 计算机仿真与
虚拟仪器技术(LABⅥEW 8)(也是美国 NI 公司的)可以很好的解决理论教
学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方便地把刚
刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创
造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正的做
到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有
很重要的一点就是:计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高
和促进。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、
高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim,您可以立即创建具有完整
组件库的电路图,并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。借助专业的高
级 SPICE 分析和虚拟仪器,您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证,
从而缩短建模循环。与 NI LabⅥEW 和 SignalExpress 软件的集成,完善了具
有强大技术的设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics
Workbench)公司推出的以 Windows 为基础的仿真工具,适用于板级的模拟
/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言
输入方式,具有丰富的仿真分析能力。为适应不同的应用场合,Multisim 推出
了许多版本,用户可以根据自己的需要加以选择。在本书中将以教育版为演示
软件,结合教学的实际需要,简要地介绍该软件的概况和使用方法,并给出几
个应用实例。
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EDA 软件所能提供的元器件的多少以与元器件模型的准确性都直接决定了
该 EDA 软件的质量和易用性。Multisim 为用户提供了丰富的元器件,并以开
放的形式管理元器件,使得用户能够自己添加所需要的元器件。
Multisim 以 库 的 形 式 管 理 元 器 件 , 通 过 菜 单
Tools/ Database
Management 打开 Database Management(数据库管理)窗口(如下图
所示),对元器件库进行管理。
在 Database Management 窗口中的 Daltabase 列表中有两个数据库:
Multisim Master 和 User。其中 Multisim Master 库中存放的是软件为用户
提供的元器件,User 是为用户自建元器件准备的数据库。用户对 Multisim
Master 数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。当选中 Multisim Master
时,窗口中对库的编辑按钮全部失效而变成灰色,如下图所示。但用户可以通
过这个对话窗口中的 Button in Toolbar 显示框,查找库中不同类别器件在工
具栏中的表示方法。
在 Multisim Master 中有实际元器件和虚拟元器件,它们之间根本差别在
于:一种是与实际元器件的型号、参数值以与封装都相对应的元器件,在设计
中选用此类器件,不仅可以使设计仿真与实际情况有良好的对应性,还可以直
接将设计导出到 Ultiboard 中进行 PCB 的设计。另一种器件的参数值是该类器
件的典型值,不与实际器件对应,用户可以根据需要改变器件模型的参数值,
只能用于仿真,这类器件称为虚拟器件。它们在工具栏和对话窗口中的表示方
法也不同。在元器件工具栏中,虽然代表虚拟器件的按钮的图标与该类实际器
件的图标形状相同,但虚拟器件的按钮有底色,而实际器件没有。
NI Multisim 软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的 EDA 工具软件。
作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具,NI Multisim 是一个完整的
集成化设计环境。NI Multisim 计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理
论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理
论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属
于自己的仪表。NI Multisim 软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
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