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红外计数报告
电子工程学院开放实验室项目设计报告
题目：
红外自动计数的模拟装置
专业：
通信工程班级：
A0811
姓名：
***学号：
**
实验室：
开放实验室
设计时间：
年月日——年月日
评定成绩：
审阅教师：
摘要
本设计大部分运用数字电子技术基础知识，采用NE555组成的多谐振荡器产生矩形脉冲，十进制计数器CD4017接收脉冲信号，锁存、译码、驱动器CD4511驱动数码管。
开关三极管通过他激式使开关管工作在饱和、截止（即开、关）状态，控制消隐脉冲的产生以及电流通断。
关键词：
数显，脉冲，译码，计数器
目录
摘要2
第1章设计的意义与目的4
第2章原理知识4
2.1电路工作原理4
2.2NE555组成的多谐振荡器5
2.3十进制数译码器CD40176
2.41N4148玻封硅二极管6
2.5显示译码器CD4511引脚图及功能6
2.6LED数码管7
2.7四2输入与非门CD40118
第3章EDA技术的运用8
3.1Protel画图基础8
3.2仿真软件proteus7.58
第4章组装焊接8
4.1焊接8
4.2元件清单9
第5章测试调试及测试结果9
参考文献10
第1章设计的意义与目的
纪念日数显装置电路是一个倒计时数显电路，显示纪念日的年月日以及距今倒计时间。
设今天为距2008年8月8日还剩69天的日子，设计一个电路反复显示以上信息。
显示方法：
采用三个数码管，其中一个数码管反复显示20088.8；该数码管的下方并排放置另二个数码管，这二个数码管反复显示69，彼此工作节拍用表格表示如下：
每一小方格为一个节拍（约为一秒），方格内按指定内容显示，凡空白格表示该节拍无任何显示。
2
0
0
8
8
.
8
2
0
0
8
8
.
8
……
69
69
69
69
69
……
要求：
1、稳压电源输出用绿色发光二级管指示；振荡器输出用红色发光二极管指示。
2、每次“69”显示时间不得小于4个节拍，也不得多于6个节拍且每次开始显示的“69”必须紧接在上一个数码管“……8.8”后面出现，不得错位。
第2章原理知识
2.1电路工作原理
NE555及其周围元件组成振荡器产生矩形脉冲，输入到十进制计数分配器CD4017。
CD4017的Qo—Q9依次输出计数脉冲，其中Q0、Q3、Q5、Q7输出经二极管D5、D6、D7、D8输送到BCD-七段锁存/译码/驱动器CD4511，驱动数码管。
Q1、Q2不外接，Q4、Q6、Q8、Q9输出经二极管D4、D3、D2、D1至三极管VT，再经VT集电极输至CD4511的4脚，形成相应的消隐脉冲。
Q7输出的另一路经R11让相应脉冲点亮数码管的小数点DP，于是有“20088.8”。
Q9输出的另一路输至4011经反相延时器再反相至三极管基极，作为导通控制信号。
当为高电平输出时，三极管导通，下方的两个数码管显示“69”并延时数秒。
原理图
2.2NE555组成的多谐振荡器
555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，如图所示；图中为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器，改变电容C4可获得时间较长的低频脉冲，调节电位器RV2可得到任意频率的脉冲信号，如秒脉冲，1kHz、10kHz等。
由于电容C4的充放电回路时间常数不相等，所以图中所示电路的输出波形为矩形脉冲。
2.3十进制数译码器CD4017
CD4017是一片CMOS十进制计数译码器亦计数脉冲分配器，逻辑功能图如图中所示。
共有三个输入端，复位清零端MR,当在MR端输入高电平或正脉冲时，计数器清零，所有输出中只有对应“0”状态时Q0端输出高电平，其余输出均为低电平；CLK、E端为时钟输入端，其中CLK用于上升沿计数，E端用于下降沿计数，彼此间有互锁关系，若利用CLK计数时，E端应接地（低电平），而要利用E端计数时，CLK端应接高电平，反之则形成互锁。
CO为进位端，CD4017每输入10个脉冲，就可得到一个进位脉冲，故CO亦可作为下一级计数器的时钟信号。
2.41N4148玻封硅二极管
1N4148为高速开关的典型产品，因其具有良好的开关特性，其反向恢复时间trr仅几纳秒，体积小，价格便宜，现已被广泛用于电子计算机、仪器仪表中的开关电路，还被用到控制电路、高频电路及过压保护电路中。
1N4148的各项技术指标如表:
最高反向工作电压
URM（V）
反向击穿电压
UBM（V）
最大正向压降
UFM（V）
最大正向电流
IFM（mA）
平均整流电流
Id（mA）
反向恢复时间
trr（ns）
最高结温
TIM
（OC）
零偏压结电容CO（pF）
最大功耗
PM（mW）
75
100
<=1
450
150
4
150
4
500
2.5显示译码器CD4511引脚图及功能
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，特点如下：
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。
用CD4511实现LED与接口方法如右图：
功能介绍如下：
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。
A、B、C、D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。
2.6LED数码管
将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。
以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。
当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。
假如我们将"b"和"c"段接上正电源，其它端接地或悬空，那么"b"和"c"段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。
而将"a"、"b"、"d"、"e"和"g"段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。
2.7四2输入与非门CD4011
引脚图：
CD4011内部逻辑结构图：
第3章EDA技术的运用
3.1Protel画图基础
将所设计的原理图利用常用电路画图软件protel绘制，芯片的实际引脚图也可以通过该软件自行绘制，在实际焊接电路之前，一定要绘制出单线不交叉图，以利于实际电路布线，减少跳线或避免跳线，使实验板焊接的更美观。
3.2仿真软件proteus7.5
在设计中另一实用软件就是仿真软件，它的运用能够让让自己的设计减少失误，进而避免盲目焊接。
电路仿真是以电路理论数值计算方法和计算机技术为基础，采用仿真模型和仿真算法，通过计算机分析计算，然后通过波形和图表等形式显示电路的仿真结果。
第4章组装焊接
4.1焊接
按照原理图，画出单线不交叉图，在实验板上合理布局，即可避免跳线或尽少跳线。
4.2元件清单
PartType
Quantity
二极管1N4148
9
R2.2k
1
R100k
1
R56k
1
R470
4
R510
1
可变电阻100k
2
电容4.7u
1
电容10u
1
电容103
1
三极管9014
2
8段共阴极数码管
3
4011
4
4017
1
NE555
1
CD4066
1
LED
2
第5章测试调试及测试结果
按照实际引脚图链接好电路后，接通5V电源，LED1一直保持亮，LED2频闪，周期约为1秒。
表明NE555组成的多谐振荡器成功输出周期约为一秒的矩形脉冲。
按照预期，原理图上方的数码管，反复显示200088.8；该数码管在显示完一遍后，下方两个数码管显示69,之后也反复显示。
第6章总结
在设计纪念日数显电路的过程中，我综合运用电工技术，电子技术课程（数电、模电）中的所学到的理论知识来完成纪念日数显电路的设计和分析电路，学会了在虚拟的环境下创建电路、计算与调整参数，用虚拟电子设备来测电路的仿真的结果，我能灵活的应用EWB软件中的各个单元电路，最终完成电子产品的制作，并实现功能。
参考文献
【1】罗杰谢自美主编.电子线路设计·实验·测试（第4版）.电子工业出版社，2008
【2】王港元主编.电工电子实践指导.江西出版集团，江西科学技术出版社，2009
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