三位半数显计数器电路的设计与制作.docx
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三位半数显计数器电路的设计与制作
一、设计目的1
二、设计任务1
三、设计要求2
四、总体方案的设计与选择2
五、单元电路的设计3
（一）CD4511的引脚与功能3
（二）CD4553的引脚与功能4
（三）CD4011的引脚与功能5
（四）LED共阴极数码管6
六、使用元件8
七、电路组装\调试过程中遇到的问题及解决办法8
八、分析与心得9
一、设计目的
1．熟悉CD4553、CD4511的引脚及功能。
2．了解电路的组成和用途。
二、设计任务
1.设计一个三位半数字显示计数器电路；
2.通过设计，可以使电路显示从1000至1999。
3.使用共阴极七段数码管。
三、设计要求
1.利用CD4553、CD4511来实现电路功能；
2.选择合适的电阻、电容、二极管等器件；
3.完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图；
4.撰写设计报告（包括调试总结报告）；
5.上交制作产品一件。
四、总体方案的设计与选择
三位半数显计数器电路如下图所示，电路中的计数显示电路由CD4553、CD4511及三只共阴极LED数码管组成，其中CD4553用于计数，而CD4511用来译码。
该电路的最高计数值为“1999”。
电路加电时，由于C1、R1复位电路的作用，使或非门2输出端为低电平，LED1和LED2均不发光，由它们组成的千位“1”不亮。
当计数电路由“999”变为“000”时，CD4553的14脚输出一正脉冲，该脉冲式或非门1输出低电平，或非门2的输出端变为高电平，将LED1、LED2点亮，使计数显示为“1000”，从而形成了三位半计数电路。
五、单元电路的设计
（一）CD4511的引脚与功能
1.原理
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器。
特点：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
2.
引脚图
CD4511引脚图
3.引脚功能
BI：
4脚是消隐输入控制端，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（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，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：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
（二）CD4553的引脚与功能
1.原理
CD4553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。
2.引脚图
3.引脚功能
CLOCK：
计数脉冲输入端，下调沿有效。
CIA、CIB：
内部振荡器的外界电容端子。
MR：
计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。
LE：
锁定允许。
当该端为低电平时，3组计数器的内容分别进入3组锁存器，当该端为高电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。
DIS：
该端接地时，计数脉冲才能进行计数。
DS1、DS2、DS3：
位选通扫描信号的输出，这3端能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。
Q0、Q1、Q2、Q3：
BCD码输出端，它能分时轮流输出3组锁存器的BCD码。
CD4553内部虽然有3组BCD码计数器（计数最大值为999），但BCD的输出端却只有一组Q0～Q3通过内部的多路转换开关能分时输出个、十、百位的BCD码，相应地，也输出3位位选通信号。
例如：
当Q0～Q3输出个位的BCD码时，DS1端输出低电平；当Q0～Q3输出十位的BCD码时，DS2端输出低电平；当Q0～Q3输出百位的BCD码时，DS3端输出低电平时，周而复始、循环不止。
（三）CD4011的引脚与功能
1.原理
CD4011内部逻辑结构图
2.引脚图
3.引脚功能
1A数据输入端2A数据输入端3A数据输入端4A数据输入端
1B数据输入端2B数据输入端3B数据输入端4B数据输入端
1Y数据输出端2Y数据输出端3Y数据输出端4Y数据输出端
VDD电源正VSS地VDD电压范围：
-０.5V~~~18Ｖ
（四）LED共阴极数码管
1.原理
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
2.引脚图
3.引脚功能
六、使用元件
符号
名称
规格
R1
电阻器
100K
R2
电阻器
820
R3-R5
电阻器
1K×3
R6-R12
电阻器
（300-1K）×7
C1
电容器
0.1μ
C2
电容器
1000PF
LED
共阴极数码管
IC1
计数器
CD4553
IC2
BCD码驱动器
CD4511
IC3
与非门
CD4011
VT1-VT3
三极管
S8050
但逐渐的找到了思路，弄明白了刚开始得到这个课题是时候我们都很迷茫，但逐渐的找到了思路。
通过一天的时间查找资料，了解课题，然后开始着手焊接电路板。
在焊接电路板的过程中出项了很多问题，我们在老师的指导下，一一的解决了许多问题，从中又学会了很多知识。
在本次公课过程中，我在电子元件的识别与测试、电子元件的焊接、电子测试仪器的使用等方面得到了训练。
通过自己动手掌握了一定的操作技能，虽没有和组员共同的完成一件作品，但还是拓宽了自己的视野，学会了很多课堂上老师没有讲授的内容。
同时为我今后的学习带来了很大的帮助，具有很好的指导作用。
三位半数显计数器电路如下图所示，电路中的计数显示电路由CD4553、CD4511及三只共阴极LED数码管组成，其中CD4553用于计数，而CD4511用来译码。
该电路的最高计数值为“1999”。
电路加电时，由于C1、R1复位电路的作用，使或非门2输出端为低电平，LED1和LED2均不发光，由它们组成的千位“1”不亮。
当计数电路由“999”变为“000”时，CD4553的14脚输出一正脉冲，该脉冲式或非门1输出低电平，或非门2的输出端变为高电平，将LED1、LED2点亮，使计数显示为“1000”，从而形成了三位半计数电路。
七、单元电路的设计
（五）CD4511的引脚与功能
4.原理
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器。
特点：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
5.
引脚图
CD4511引脚图
6.引脚功能
BI：
4脚是消隐输入控制端，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（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，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：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
（六）CD4553的引脚与功能
4.原理
CD4553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。
5.引脚图
6.引脚功能
CLOCK：
计数脉冲输入端，下调沿有效。
CIA、CIB：
内部振荡器的外界电容端子。
MR：
计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。
LE：
锁定允许。
当该端为低电平时，3组计数器的内容分别进入3组锁存器，当该端为高电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。
DIS：
该端接地时，计数脉冲才能进行计数。
DS1、DS2、DS3：
位选通扫描信号的输出，这3端能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。
Q0、Q1、Q2、Q3：
BCD码输出端，它能分时轮流输出3组锁存器的BCD码。
CD4553内部虽然有3组BCD码计数器（计数最大值为999），但BCD的输出端却只有一组Q0～Q3通过内部的多路转换开关能分时输出个、十、百位的BCD码，相应地，也输出3位位选通信号。
例如：
当Q0～Q3输出个位的BCD码时，DS1端输出低电平；当Q0～Q3输出十位的BCD码时，DS2端输出低电平；当Q0～Q3输出百位的BCD码时，DS3端输出低电平时，周而复始、循环不止。
（七）CD4011的引脚与功能
4.原理
CD4011内部逻辑结构图
5.引脚图
6.引脚功能
1A数据输入端2A数据输入端3A数据输入端4A数据输入端
1B数据输入端2B数据输入端3B数据输入端4B数据输入端
1Y数据输出端2Y数据输出端3Y数据输出端4Y数据输出端
VDD电源正VSS地VDD电压范围：
-０.5V~~~18Ｖ
（八）LED共阴极数码管
4.原理
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
5.引脚图
6.引脚功能
7.原理
CD4553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。
8.引脚图
9.引脚功能
CLOCK：
计数脉冲输入端，下调沿有效。
CIA、CIB：
内部振荡器的外界电容端子。
MR：
计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。
LE：
锁定允许。
当该端为低电平时，3组计数器的内容分别进入3组锁存器，当该端为高电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。
DIS：
该端接地时，计数脉冲才能进行计数。
DS1、DS2、DS3：
位选通扫描信号的输出，这3端能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。
Q0、Q1、Q2、Q3：
BCD码输出端，它能分时轮流输出3组锁存器的BCD码。
CD4553内部虽然有3组BCD码计数器（计数最大值为999），但BCD的输出端却只有一组Q0～Q3通过内部的多路转换开关能分时输出个、十、百位的BCD码，相应地，也输出3位位选通信号。
例如：
当Q0～Q3输出个位的BCD码时，DS1端输出低电平；当Q0～Q3输出十位的BCD码时，DS2端输出低电平；当Q0～Q3输出百位的BCD码时，DS3端输出低电平时，周而复始、循环不止。
八、电路组装\调试过程中遇到的问题及解决办法
1.根据设计组装电路。
2.对各个元件进行检测，对不能工作的元件及时更换。
以保证接下来的组装及调试工作能够正常的进行。
3.在组装电路中，由于是初次焊接电路板，有时焊点过大或焊接不牢固，导致电路不能正常工作。
经过多次的练习克服焊接中出现的问题。
4.组装电路后检查无误方可通电，输入计数脉冲，进行基数。
5.首先对计数进行清零。
6.对电路进行通电检查，对有问题的元件进行更换，然后再进行调试，直至达到设计的最终效果。
九、分析与心得
刚开始得到这个课题是时候我们都很迷茫，但逐渐的找到了思路。
通过一天的时间查找资料，了解课题，然后开始着手焊接电路板。
在焊接电路板的过程中出项了很多问题，我们在老师的指导下，一一的解决了许多问题，从中又学会了很多知识。
在本次公课过程中，我在电子元件的识别与测试、电子元件的焊接、电子测试仪器的使用等方面得到了训练。
通过自己动手掌握了一定的操作技能，虽没有和组员共同的完成一件作品，但还是拓宽了自己的视野，学会了很多课堂上老师没有讲授的内容。
同时为我今后的学习带来了很大的帮助，具有很好的指导作用。
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