5B6B线路码编译码的电路设计资料

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实践教学

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兰州理工大学

计算机与通信学院

2015年秋季学期

通信系统综合训练

题目： 5B6B线路码的电路设计

专业班级：通信工程（1）班

姓名：

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指导教师：

成绩：

摘要

在光纤通信系统中，选取适当的码型对提高系统的可靠性，实现线路的高速、低误码率、最大容量传输具有重要意义。 5B6B码是mBnB线路码型中的一种，具有最大相同码元连码数少、定时信息丰富、匀衡性好、误码监视、同步性好等优点。

5B6B编码是将5B码组按照一定的规律，编成6B码组后输出；而译码则是将传输到接收端机的6B数据码流，译成5B数据码流输出，二者互为逆过程。5B6B编码和译码有许多种设计方法，本文采用的是基于码表的编译码电路设计，结合Quartus II软件写出编译码过程从具有相应功能的程序，封装成模块，最后集成完整的编译码电路，并且对每个模块及编译码电路进行波形仿真，检验设计的正确性。

关键字：5B6B线路码、编译码、分频、封装

目录

前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

一、光纤通信系统 ----------------------------------------------------------------------------------------- 5

1.1 光纤通信系统基本构成------------------------------------------------------------------------ 5

1.2数字光纤通信系统------------------------------------------------------------------------------- 6

1.3光纤通信技术的特点---------------------------------------------------------------------------- 6

二、光纤通信中的线路编码---------------------------------------------------------------------------- 7

2.1线路扰码------------------------------------------------------------------------------------------- 7

2.2 mBnB码 ------------------------------------------------------------------------------------------- 7

2.3插入码---------------------------------------------------------------------------------------------- 7

三、设计平台（Quartus II 软件）-------------------------------------------------------------------- 8

3.1 Quartus II软件介绍------------------------------------------------------------------------------ 8

3.2 Quartus II系统开发流程------------------------------------------------------------------------ 8

四、系统设计 --------------------------------------------------------------------------------------------- 10

4.1 5B6B码表设计 --------------------------------------------------------------------------------- 10

4.2 编码电路设计 ---------------------------------------------------------------------------------- 10

4.2.1 编码原理 --------------------------------------------------------------------------------- 10

4.2.2 各模块的设计及仿真 ------------------------------------------------------------------ 11

4.2.3 编码电路设计与仿真 ------------------------------------------------------------------ 13

4.3 译码电路设计 ---------------------------------------------------------------------------------- 15

4.3.1 译码原理 --------------------------------------------------------------------------------- 15

4.3.2 各模块的设计及仿真 ------------------------------------------------------------------ 15

4.2.3 译码电路设计与仿真 ------------------------------------------------------------------ 18 总结 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 21 附录：编译码各模块的程序 --------------------------------------------------------------------------- 22

前言

mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码，其中m和n都是正整数，n>m，一般选取n=m+1。mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、8B9B、17B18B等等。5B6B码是mBnB线路码型中最常见的一种,具有最大相同码元连码数少、定时信息丰富、匀衡性好、误码监视、同步性好等优点。

5B6B编码是将自编数据按照一定的规律，编成6B码组后输出；而译码则是将传输到接收端机的6B数据码流，译成5B数据码流输出，二者互为逆过程。5B6B编码和译码有许多种设计方法，其中主要有基于集成电路工艺ASIC（专用集成电路）和基于码表设计。

本文运用Quartus II软件，采用基于码表设计的方法对5B6B码进行编码和译码。其中编码由分频模块、编码模块、五位串转换模块及六位并串转换模块构成；译码部分由译码模块、分频模块、六位串及五位并转换模块构成。

本文着重介绍了编码译码的工作原理以及各模块的封装，并对程序和电路编译码进行仿真，最终得出正确的结果。以实现5B6B线路码的编码和译码在理论上的功能。

一、光纤通信系统

随着科学技术发展,世界正走向信息时代，人们需要更宽带、更高速的大容量通信方式，并要求这种通信方式的传输成本不断降低。光纤通信则是实现这一目标的最理想手段，成为构筑信息化时代信息传输网的主要通信方式。光缆是通信网络的主流传输媒介，这是由光纤本身的良好特性所决定的。光纤通信是以激光为信息载体，以光纤为传输介质的通信方式。

1.1 光纤通信系统基本构成

最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收端组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送端和负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号；光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收端则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。

图1-1 光纤通信系统的组成

（1）光发信机

光发信机是实现电/光转换的光端机。它由光源、驱动器和调制器组成。其功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。电端机就是常规的电子通信设备。

（2）光收信机

光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。

（3）光纤或光缆

光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输后，耦合到收信端的光检测器上去，完成传送信息任务。

（4）中继器

中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。它的作用有两个：一个是补偿光信号在

光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲进行整形。

（5）光纤连接器、耦合器等无源器件

由于光纤或光缆的长度受光纤拉制工艺和光缆施工条件的限制，且光纤的拉制长度也是有限度的（如1Km)。因此一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤间的连接、光纤与光端机的连接及耦合，对光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是必不可少的。

1.2数字光纤通信系统

光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM，即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。

1.3光纤通信技术的特点

（1）频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。

（2）损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。

（3）抗电磁干扰能力强。光纤是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。

（4）无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听，保密性差。光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。

除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富，成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。

二、光纤通信中的线路编码

信号在光纤中传输时，需将简单的二进制信号变换成适合光纤传输系统的光线路码型。而线路码型有多种，在选择线路码时不仅要考虑光纤的传输特性，还要考虑光电器件的特性。

在光纤通信系统中，常用的线路码型有：扰码，mBnB码以及插入码。

2.1线路扰码

线路扰码就是对输入的二进制序列进行转换，这样这个二进制序列就会接近随机的序列。然后再接收端再将扰码解扰还原，因此保证了信息传输的透明度。在系统光发射机的调制器前面可以增加一个扰码器，这样做的目的是保证传输的透明性，以此来将原始的二进制码序列进行一些简单的变换，让其基本上接近于随机序列。如：

扰码前序列：1100000011000

扰码后序列：1101110110011

m序列可以用来实现扰码器，在发射端产生m序列，然后将m序列与信息序列做模二加的运算，这样输出来的就是经过加扰的随机序列了。解扰器在使用相同的扰码序列与接收到的序列做模二加运算，用来恢复原始的信息。扰码也有它的一些缺点：不能控制连续码的出现；不能在线误码检测；不能够解决随机波动。

2.2 mBnB码

该码型又称为块码、分组码以及字母平衡型码等等。在一般情况下都是n>m。将输入的二进制码每mB分成一组作为一个码字，将输入的码字在相同的时间间隔内，根据一定的编码规则，将其变换成nB一组的新码字，最后以不归零或归零格式传输这些新码流，此新码就是mBmB码。m，n都为正整数，且多数用n=m+1这种形式，经过一些变换，线路码速率就会相比原二进制码率提高了n/m倍。常见的有1B2B，2B3B，3B4B，4B5B，5B6B码，8B9B 等，其中5B6B码在高次群光纤通信系统中用得比较频繁。

mBnB码的编码原理以最简单的1B2B码（曼彻斯特码）即将原码中的“0”码变换为“01”码，将“1”码变成“10”码。

2.3插入码

插入码是将原始输入的二进制码按照每m比特一组进行分组操作，然后在每组码的后面插入一个码字，组成一组新的线路码型长度为m+1，插入码根据其插入码字的规律不同可以分为以下几种码型：mB1C码、mB1H码以及mB1P码。

三、设计平台（Quartus II 软件）

图3-1 Quartus II 软件运行窗口

3.1 Quartus II软件介绍

Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件该软件。该界面友好，使用便捷，功能强大，是一个完全集成化的可编程逻辑设计环境，是先进的EDA工具软件。它具有开放性、与结构无关、多平台、完全集成化、丰富的设计库、模块化工具等特点，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。

Quartus II是适合单芯片可编程系统（SOPC）的最全面的设计环境。Quartus II软件所支持的器件有很多，如max3000A、max 7000B、max 7000S、max7000AE、max2、mercury、cyclone、cyclone 2、stratix2、stratix GX、flex6000、flex10K、flex10KA以及flex0KE等。该软件包的编程器可以提供功能强大的设计处理，因为它是整个系统的主要部分，设计者可以通过增加一定的约束条件来提高芯片的利用率。Quautus2软件有它自带的仿真器与综合器，这些可以用来完成从设计输入到硬件配置的整个设计过程。它可以支持altera的ip核，并且含有一些宏功能模块库。

3.2 Quartus II系统开发流程

（1）创建工程文件

在Quartus II软件上创建一个新的工程。所谓工程就是你的设计的描述、设置、数据以及输出的整个集合，此软件会将这些存储在不同类型文件集中放在同一个文件夹下，所以要创建一个工程。创建一个新的工程步骤如下：

①打开Quartus II软件，点击“File”，选择“New Project Wizard”；

②在新弹出的窗口中分别键入新工程的工作路径、项目名称以及实体名称，且项目名称和实体名称要一致；

③用鼠标点击下方的“finish”按钮即可完成对新工程的创建。

（2）设计输入

在设计输入之前还有重要的一步是电路的设计部分，在整个系统的设计之前首先必须进行的是方案的论证、系统的设计以及FPGA芯片的选择等等。一般来说采用的设计方案都是自顶向下的，即将整个系统划分为若干个小模块，然后再每个模块划分为下一个层次的小模块，直到直接可以调用元件库里的元件。

（3）设计项目编译

打开“Processing”菜单，点击“Start Compilation”即可执行项目的编译功能，编译器将运行预先指定的各个模块的功能。编译成功后，编译器将会产生相应的输出文件。如果有错误出现，编译器将停止编译，并会相应的给出错误的信息栏，用鼠标点击“error”的信息条，一般下可以指出错误的地方，以便修改，直至所有的错误均消除后，系统就会弹出编译成功的窗口。

（4）项目的仿真

仿真检查综合结果是否与原先要设计的项目功能是否一致。项目的编译成功，需要做的就是对每个模块的功能进行仿真测试，来查看设计的结果是否满足原先设计的基本要求。仿真分为功能仿真、时序仿真以及波形仿真。功能仿真仅仅测试设计的逻辑功能；而时序仿真首先要测试逻辑的功能，而且还要测试有关设计的一些目标器件；波形仿真是在波形编辑器中将设计的逻辑功能用波形图的形式显示，通过查看波形图来检查设计的逻辑功能是否符合设计的要求。波形仿真的步骤包括新建波形文件、设置波形仿真器、插入仿真节点、编辑输入波形、运行仿真器、检查输出波形是否符合设计要求等。

四、系统设计

4.1 5B6B码表设计

码表设计的原则是：（1）“0”码和“1”码出现的概率相等；（2）减小最大同符号连续数的数目；（3）选取游程差值D值小的码组。

为了达到以上设计目标，引入模式概念。6B码有模式1和模式2。定义模式1为正，模式2为负；模式1和模式2交替出现。设计的码表为：

表4-1 5B6B码表

4.2 编码电路设计

4.2.1 编码原理

5B6B编码电路模型如下图，包括时钟控制模块、串并转换模块、存储器模块、并串转换模块等组成。

图4-1 编码部分系统框图

编码电路原理是一个本地振荡器产生一个标准时钟，有频变电路产生的时钟用于编码电路工作的输出电路的时钟，他们之间的关系是缓冲电路接收5位输入码存储为一个编码器，这个编码器电路中，根据5B6B码表输出6位代码。再将这6位码在时钟脉冲的驱动下在进行并串转换来输出。

4.2.2 各模块的设计及仿真

（1）时钟控制模块（分频模块）

该模块主要是实现一个时钟分频的功能。本设计需要用到一个五分频和一个六分频分别为后面五位串并转换模块和六位并串转换模块提供时钟，通过Quartus II封装后的图形如下：

clk clk5

cnt5

inst

图4-2 五分频器模块

clk clk6

CNT6

inst

图4-3 六分频器模块

设置好相应的输入后分频模块的仿真波形如下：

图

4-4 五分频模块的仿真

图4-5 六分频模块的仿真

图中clk为系统时钟输入，clk5 为五分频后的时钟输出，clk6为六分频后的时钟输出。

（2）串并转换模块

该模块主要实现串行数据输入转换为并行数据输出，输入的为5位的串行数据，输出的为5位并行的数据，通过Quartus II 封装后的图形如下图：

clk clk5shif t_in A[4..0]

SER2PAR5to5inst

图4-6 5位串并转换模块

设置好相应的输入和输出后串并转换模块仿真波形如下：

图4-7 5位串并转换模块的仿真

图中图中clk 为系统时钟输入，clk5为五分频后的时钟输入，shift_in 为串行的5B 码组输入，A 为并行的5B 码组输出。任选一个码组10110，从仿真结果中可以看出，在第五个时钟周期结束后并行输出的码组为10110，验证了仿真的正确性。 （3）编码模块

该模块主要实现5B 数据转换为6B 数据的一个功能，其实质的事一个PROM ，通过程序把5B6B 码表存储起来，然后如果输入一个5B 的数据，通过查表后输出一个对应的6B 数据，从而实现5B 转6B 的功能，通过Quartus II 封装后的图形如下图：

Y[4..0]clk F Q[5..0]

prom5_6

inst

图4-8 编码模块

设置好相应的输入和输出后六分频器的仿真波形如下：

图4-9 存储模块（编码模块）的仿真

图中clk 为系统时钟输入；F 为模式选择位，0表示选择模式1,1表示选择模式2；Y 位并行的5B 码组输入，Q 为并行的6B 码输出。通过Y 和Q 的码组可以发现，当输入00000时输出110010，当输入00001时输出100001……，只不过延迟了半个时钟周期。与5B6B 编码表中进行对比可以证明仿真结果是正确的。 （4）并串转换模块

该模块主要实现并行数据输入转换为串行数据输出，输入的为6位并行的数据，输出的为6位串行数据，通过Quartus II 封装后的图形如下图：

clk0clk1Q[5..0]shif t_out

PAR2SER6to6

inst

图4-10 6位并串转换模块

设置好相应的输入和输出后并串装换模块的仿真波形如下：

图4-11 6位并串转换模块的仿真

图中clk0表示系统时钟6分频后的时钟输入，clk 为系统时钟输入，Q 为并行的6B 码组输入，shift_out 为串行的6B 码组输出。选用任意一个码组100100测试，shift_out 第六个周期后开始输出的串行码为100100，说明了仿真的正确性。

4.2.3 编码电路设计与仿真

完整的电路模块采用自顶向下的设计方法，在顶层模块中调用各个子模块完成系统控制功能。具体顶层设计电路如下：

图4-12 编码完整电路

设置好相应的输入和输出后并串装换模块的仿真波形如下：

图4-13 编码电路仿真波形

图clk为系统时钟输入，clk5为5分频器分频后的输出,clk6为6分频器分频后的输出，F 为模式选择位，shift_in为串行的5B码组输入，shift_out为串行的6B码组输出。A、B分别为并行的5B、6B码组。任选一个码组01100作为串行码组输入，当F为1时，可以看到在一个clk6周期开始串行输出的6B码组为101100，通过码表对比可以知道，设计与仿真都是正确的，故整个系统完全实现了所需的功能。

4.3 译码电路设计

4.3.1 译码原理

图4-14 译码部分系统框图

5B6B译码是编码过程的逆过程，也就是把6B码流按照算法规则译成5B码流。译码的输入是6B码流，译码时，把送来的已变换的6B信号码流，每6比特并联为一组，作为PROM 的地址，然后读出5B码，再经过并-串变换还原为原来的信号码流。在5B6B码中，5位字符共有32种不同的组合码字。而6位字符共有64种不同组合的码字。

4.3.2 各模块的设计及仿真

（1）时钟控制模块（分频模块）

该模块主要是实现一个时钟分频的功能。本设计需要用到一个五分频和一个六分频，通

过Quartus II 封装后的图形以及仿真波形与编码模块的分频模块完全相同，不同的是五分频模块为五位并串转换模块提供时钟，而六分频为六位串并转换模块提供时钟。 （2）六位串并转换模块

该模块主要实现串行数据输入转换为并行数据输出，输入的为6位的串行数据，输出的为6位并行的数据，通过Quartus II 封装后的图形如下图：

clk clk6shif t_in A[5..0]

SER2PAR6to6

inst

图4-15 6位串并转换模块

设置好相应的输入和输出后并串装换模块的仿真波形如下：

图4-16 6位串并转换模块的仿真

图中图中clk 为系统时钟输入，clk6为六分频后的时钟输入，shift_in 为串行的6B 码组输入，A 为并行的6B 码组输出。任选一个码组100110，从仿真结果中可以看出，在第六个时钟周期结束后并行输出的码组为100110，验证了仿真的正确性。 （3）译码部分

该模块主要实现6B 数据转换为5B 数据的一个功能，其实质的事一个PROM ，通过程序把5B6B 码表存储起来，然后如果输入一个6B 的数据，通过查表后输出一个对应的5B 数据，从而实现6B 转5B 的功能，通过Quartus II 封装后的图形如下图：

clk5Q[5..0]

Y[4..0]

PROM6_5inst3

图4-17 译码模块

设置好相应的输入和输出后并串装换模块的仿真波形如下：

图4-18 译码模块仿真

图中clk5为系统时钟输入；Y位并行的5B码组输入，Q为并行的6B码输出。通过Y 和Q的码组可以发现，当输入011010时输出11010，只不过延迟了半个时钟周期。与5B6B 编码表中进行对比可以证明仿真结果是正确的。

（4）五位并串转换电路

该模块主要实现并行数据输入转换为串行数据输出，输入的为5位并行的数据，输出的为5位串行数据，通过Quartus II封装后的图形如下图：

clk0 clk5

Q[4..0]shif t_out

PAR2SER5to5

inst

图4-19 5位并串转换模块

图4-20 5位并串转换模块仿真

图中clk0表示系统时钟5分频后的时钟输入，clk1为系统时钟输入，Q为并行的5B码组输入，shift_out为串行的5B码组输出。选用任意一个码组01101测试，shift_out第五个周期后开始输出的串行码为01101，说明了仿真的正确性。

4.2.3 译码电路设计与仿真

图4-21 译码完整电路

图4-22 译码电路仿真波形

图clk为系统时钟输入，clk5为5分频器分频后的输出，clk6为6分频器分频后的输出，shift_in为串行的6B码组输入，shift_out为串行的5B码组输出。任选一个码组100110作为串行码组输入，可以看到在一个clk5周期后串行输出的6B码组为00110，通过码表对比可以知道，设计与仿真都是正确的，故整个系统完全实现了所需的功能。

总结

本次通信综合训练通过对5B6B线路码的编译码工作原理进行分析，设计出相应的电路，实现5B6B线路码的编码与译码功能。

我的设计是通过Quartus II软件实现的，通过对设计所需系统的原理分析，将整个系统模块化。然后写出完成各部分功能对应的VHDL程序，再将这些程序封装到一个模块中，像编码部分的分频模块、串并转换模块、编码模块、并串转换模块等。最后调用这些子模块组成完整的电路，实现设计所需的编码译码功能。在整个设计过程中，每个模块都要进行仿真验证，确保电路设计功能的正确性。

在本次通信综合训练中遇到不少功能实现的问题，尤其是对实现编译码功能模块的VHDL语言的硬件电路实现的描述。从中深入体会到VerilogHDL语言软件语法的灵活性和Quartus II强大的功能仿真能力。

在这次综合训练过程中，屡屡碰见一些问题，在解决这些问题的过程中，不断加强了我对光纤通信系统以及线路码型的理解。对于一些自己不清楚，不明白但平时又很难发现的知识点有了一次全面的巩固与复习。本次通信训练让我深深的感觉到理论与实践相结合的重要性，为以后走向工作岗位从事通信设计提供了锻炼的机会，打下了坚实的理论基础和丰富了设计思想。

在三周的通信综合训练过程中，指导老师时时在我们身旁帮助我们，教会了我很多东西，谢谢我们的指导老师对我们的帮助，同时也感谢同组同学的协作配合。

基于555定时器闪光电路设计及制作

基于555定时器闪光电路设计与制作 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 本文介绍555定时器的结构、引脚功能以及构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器等电路，进一步掌握集成电路的使用方法，并利用多谐振荡器产生的脉冲信号控制二个发光二极管实现闪光电路。 一、基于555定时器闪光电路功能介绍 每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。汽车上的左、右闪光灯就是最普通的电子产品，今天我们就来学习如何使用555定时器设计闪光电路。 本制作套件就是利用555定时器设计的多谐振荡器，进而构成闪光电路，如图1所示。 图1 基于555定时器闪光电路成品图

二、基于555定时器闪光电路原理图 图2 基于555定时器闪光电路原理图 三、基于555定时器闪光电路工作原理 1、可调电阻的特性及用法 可调电阻也叫可变电阻，是电阻的一类，其电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。可以逐渐地改变和它串联的用电器中的电流，也可以逐渐地改变和它串联的用电器的电压，还可以起到保护用电器的作用。

图3 可调电阻100K可调范围 电位器是可调电阻的一种,通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。

2015年电子设计大赛综合测评题课程设计解析汇报

郑州轻工业学院 电子技术课程设计 题目： 2015年电赛测评试题 姓名：王苗龙 专业班级：电信13-01 学号： 541301030134 院（系）：电子信息工程学院 指导教师：曹卫锋谢泽会 完成时间： 2015年10月 29日

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目 2015年电子设计大赛综合测评试题 专业电信工程13-1 学号 541301030134 姓名王苗龙 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容 1．阅读相关科技文献。 2．学习电子制图软件的使用。 3．学会整理和总结设计文档报告。 4．学习如何查找器件手册及相关参数。 技术要求 1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅰ； 2、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅱ； 3、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波； 4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ； 5、产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ；方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真（使用示波器测量时）。频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。 主要参考资料 1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2010年8月 2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月 3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月 4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月 5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2006年1月 完成期限： 2015年10月30日 指导教师签章： 专业负责人签章： 2015 年 10月26日

倒计时定时器设计

一、倒计时定时器设计 1、20秒、30分钟到计时计数器 1、1 设计要求： 20s倒计时定时器：倒计时由按钮启动，计时精度0.1s，在数码管中显示倒计时值。 30分钟倒计时定时器：倒计时由按钮启动，计时精度1s，在数码管中显示倒计时值。 1、2设计的作用目的： 此次设计是我们更进一步了解基本电路的设计流程，提高自己的设计理念，丰富自己的理论知识，巩固所学知识，使自己的动手动脑能力有更进一步提高，为自己今后的学习和工作打好基础，为自己的专业技能打好基础。通过解决实际问题，巩固和加深“单片机原理与应用”课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力，加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。本次设计注重对单片机工作原理以及键盘控制及显示原理的理解，以便今后自己在单片机领域的学习和开发打下基础，提高自己的动手能力和设计能力，培养创新能力，丰富自己的理论知识，做到理论和实践相结合。本次设计的重要意义还在于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储方式和控制方式作更深层次的了解。 1、3问题分析： 在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化和智能化已经非常成熟，其发展前景仍然不可估量。如今的人们需求的是一种能给自己带来方便的电子产品，当然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？单片机的引入就是一个很好的例子。单片机又称单片微型计算机，也称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支，单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU，RAM，ROM，I/O接口和中断系统于同一硅片上的器件。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通过计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。目

定时控制器逻辑电路设计62777

一概述 为了能使仪器在特定的时间内工作,通常需要人在场干预才能完成。本课题设计的定时器,就是能使你不在时,仪器也能按时打开和关闭。例如你想用录音机、录像机录下某一时间断的节目,而这一段时间你又有其他事要做,不在家或机器旁边,你就可以实现预置一下定时器。在几点几分准时打开机器,到某时某刻关掉机器。数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置，以其显示的直观性、走时准确稳定而受到人们的欢迎，广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来了极大的方便，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、通断动力设备、以及各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。 定时控制器由供电单元、数字钟单元、定时单元以及控制输出单元等几部分组成.如图1所示为定时控制器系统框图。 图1

二．设计任务和要求 设计一个带数组电子钟的定时控制器逻辑电路，具体任务要求如下： 1．可设定定时启动（开始）时间与定时结束（判定）时间 2.定时开始，指示灯亮；定时结束，指示灯灭 3.定时范围可以选择 4.具有电子钟功能,显示为四位数 三.电路设计 数字钟一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的基本电路。石英晶体振荡器产生的时标信号送到分频器，分频电路将时标信号分成每秒一次的方波秒信号。秒信号送入计数器进行计时，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的显示电路与“秒”相同，“时”的显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果结果由六位数码管显示。 3.1石英晶体振荡器 振荡器是电子钟的核心，用它产生标准频率信号，再由分频器分成秒时间冲。 振荡器振荡频率的精度与稳定度基本上决定了钟的准确度。 振荡器是由石英晶体，微调电容与集成反相器等元件构成。石英晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。

定时器电路

时分秒可校的定时器电路 设计报告 摘要 本设计的目的是设计一时分秒可校的定时器电路，该电路由数据预置部分对核心部分定时器模块进行时间预置，输出接至显示模块并

通过LED数码管显示时分秒信息，定时时间到通过声光报警模块进行报警。设计采用可编程芯片和VHDL语言进行软硬件设计，不但可使硬件大为简化，而且稳定性也有明显提高。本设计采用逐位设定预置时间，其最长时间设定可长达24小时59分59秒，并由六个共阴数码管进行时分秒的显示，定时时间到喇叭发出声响，同时两个LED灯亮。关键字： VHDL语言定时器显示报警 目录 一、系统设计 (4) 二、单元电路设计

(4) 三、软件设计 (6) 四、系统测试 (7) 五、结论 (8) 六、参考文献 (9) 七、附录 (9) 一、系统设计 1、设计要求 时分秒可校的定时器，定时范围为10秒—24时59分59秒，精度为1秒，能同时显示时分秒信息（LED数码管），定时时间到能发出声

光警告信号。 2、系统设计方案 总体框图如图所示： 图中定时模块由2个59进制、1个24进制的减计数器连接，实现定时器递减到零的倒计时功能；输出由七段数码显示译码器驱动数码管显示；报警模块由输出系列检测实现喇叭和LED 灯的时间报警；时间预置由六个输入端口分别对时分秒进行预置。 二、单元电路设计 1、倒计时部分（以秒为例）：该部分是整个电路的核心，clk 为时钟信号，当时钟上升沿到来，倒计时开始，cn 为使能端，高电平有效，res 为复位端，用来清零，采用异步复位方式，s1、s2端为别为十位、个位数据预置端；count 为数据溢出端，高电平有效，dlow 、high 为四位BCD 码输出端口，用于显示及报警。 当cn 有效时，clk 脉冲上升沿到来时，开始倒计时，每60秒为一个周期，溢出端count 输出一信号使分计数减1，直到计时完成。

频率电压转换电路设计讲解

淮海工学院 课程设计报告书 课程名称：模拟电子技术课程设计 题目：频率/电压转换电路的设计系（院）：电子工程学院 学期：12-13-1 专业班级：电子112 姓名：孙开峰 学号：2011120658

1、概述 本设计实验要求对比较器、F/V变换器LM331、反相器和反相加法器的主要性能和应用有所了解，要能掌握其使用方法。同时要了解它们的设计原理。 本设计实验要求我们要灵活运用所学知识，对设计电路的理论值进行计算得到理论数据，在与实验结果进行比较。 1.1 主要设计要求 当正弦波信号的频率fi在200Hz~2kHz范围内变化时,对应输出的直流电压Vi在1~5V范围内线形变化; 正弦波信号源采用函数波形发生器的输出; 采用±12V电源供电. 1.2 设计方法 设计总体框图如下，可供选择的方案有两种，它们是： ○1用通用型运算放大器构成微分器,其输出与输入的正弦信号频率成正比. ○2直接应用F/V变换器LM331,其输出与输入的脉冲信号重复频率成正比. 2、设计过程 2.1 函数信号发生器ICL8038芯片介绍 2.1.1 ICL8038作用 ICL 8038 是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路, 只需调整个别的外部元件就能产生从 0.001HZ～300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调频信号输入端, 所以可以用来对低频信号进行频率调制。 2.1.2 ICL8038管脚介绍

图2 ICL8038 表1 引脚功能介绍

2.2 比较器的设计 过零比较器 过零比较器被用于检测一个输入值是否是零。原理是利用比较器对两个输入电压进行比较。两个输入电压一个是参考电压Vr ，一个是待测电压Vu 。一般Vr 从正相输入端接入，Vu 从反相输入端接入。根据比较输入电压的结果输出正向或反向饱和电压。当参考电压已知时就可以得出待测电压的测量结果，参考电压为零时即为过零比较器。 用比较器构造的过零比较器存在一定的测量误差。当两个输入端的电压差与开环放大倍数之积小于输出阈值时探测器都会给出零值。例如，开环放大倍数为106，输出阈值为6v 时若两输入级电压差小于6微伏探测器输出零。这也可以被认为是测量的不确定度。 2.3 F/V 变换电路的设计 2.3.1 F/V 变换器的简单介绍 LM331是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路, 在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。LM331 的动态范围宽, 可达 100dB ; 线性度好, 最大非线性失真小于 0.01% ,工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性;变换精度高,数字分辨率可达12位; 外接电路简单,只需接入几个外部元件就可方便构成 V/F 或 F/V 等变换电路,并且容易保证转换精度。 2.3.2 LM331 器件管脚图及管脚功能 VI + — A +V CC —V EE Vo 图3 过零比较器

数字电路课程设计(数字定时开关)

实用数字式定时开关设计 摘要 数字式定时开关电路是起定时报警或者定时开关电器的电路，在日常生活中应用很广。当今社会许多家用电器都有定时功能，定时可以节省能源，还可以提醒用户电器的工作状态，比如家用电扇有一个定时开关，在达到设定的时间后电动机会自动停止转动。 本组课程设计的题目是：数字式定时开关。用555芯片产生一个秒脉冲信号；555芯片的输出端接计数器74ls192【2】的脉冲输入端，在74ls192的地址输入端接四个开关，通过调节开关的通断来改变预置的数值，这里计数器的计数方式为倒计数；计数器的输出端接到译码器4511BD【1】的地址输入端，因为计数器的计数范围是9～0，所以通过译码器后输出的数值为9～0中的一个；在译码器的输出端接一个共阴数码管，用来显示倒计时。在计数器的值为0时，报警电路自动报警，并且数码管一直显示为0，此时电路处于锁存状态，这样电路起到了计数、报警的作用。 关键字：定时开关、报警、BCD码、译码显示

目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 设计任务与要求 (1) 1.2.1课题简介 (1) 1.2.2 设计说明 (1) 1.2.3设计要求 (1) 1.3 基本工作原理及框图 (2) 2 相关芯片及硬件电路设计 (2) 2.1电路元件清单 (2) 2.2锁存器电路的设计 (3) 2.3 编码器电路的设计 (4) 2.4 译码器电路和数码管显示电路的设计 (4) 2.5 倒计时电路的设计 (5) 2.6 时钟电路的设计 (6) 2.7 单稳态电路及蜂鸣器的设计 (7) 3 整体电路 (8) 总结 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)

555定时器的典型应用电路

555定时器的典型应用电路 单稳态触发器 555定时器构成单稳态触发器如图22-2-1所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。单稳态电路的工作波形如图22-2-2所示。 在未加入触发信号时，因u i=H，所以u o=L。当加入触发信号时，u i=L，所以u o=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，u C按指数规律上升。当u C上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，5 55定时器的输出u o=L。同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用t W表示。 图22-2-1 单稳态触发器电路图 图22-2-2 单稳态触发器的波形图 暂稳态时间的求取： 暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图22-2-2可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为u c(0)=0V，无穷大值u c(∞)=V CC，τ=RC，设暂稳态的时间为t w，当t= t w时，u c(t w)=2V CC/3时。代入过渡过程公式[1-p205]

几点需要注意的问题： 这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2V CC/3，低电平必须小于V CC/3，否则触发无效。 二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。此时单稳态触发器成为一个反相器。 R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。图22-2-3是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。 图22-2-3 555定时器单稳态触发器的示波器波形图[动画4-5] 多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器的电路如图22-2-4所示，其工作波形如图22-2-5所示。 与单稳态触发器比较，它是利用电容器的充放电来代替外加触发信号，所以，电容器上的电压信号应该在两个阈值之间按指数规律转换。充电回路是R A、R B和C，此时相当输入是低电平，输出是高电平；当电容器充电达到2V CC/3时，即输入达到高电平时，电路的状态发生翻转，输出为低电平，电容器开始放电。当电容器放电达到2V CC/3时，电路的状态又开始翻转。如此不断循环。电容器之所以能够放电，是由于有放电端7脚的作用，因7脚的状态与输出端一致，7脚为低电平电容器即放电。 图22-2-4 多谐振荡器电路图图22-2-5 多谐振荡器的波形

数显倒计时电路设计分析

学号 电子线路综合设计 设计说明书 数显倒计时电路设计 起止日期：2014 年6 月29 日至2014 年7 月10 日 学生姓名 班级13信科1 成绩 指导教师(签字) 计算机与信息工程学院 2014 年7 月10 日

课程设计任务书 2014 —2015学年第二学期 计算机与信息工程学院电子信息与科学专业 13信科1班级 课程设计名称：电子线路综合设计 设计题目：数显倒计时电路设计 完成期限：自 2015 年 6 月 29 日至 2015 年 7 月 10 日共 2 周 设计依据、要求及主要内容（可另加附页）： 一、课程设计依据 数码显示管、555定时电路、计数器的逻辑功能 二、课程设计内容 设计并制作一个数显倒计时电路。要求如下： 1、电路具有10～99秒可预置定时功能。 2、有两个数码管显示计时时间，用一只LED指示计时开始与结束。按预置/开始按钮，数码管显示定时时间，LED不亮；再按预置/开始按钮，LED亮，倒计时开始。 3、倒计时结束时，计数器停止计数，LED不亮。 4、电路具有开机预置数功能。 5、自制本电路所用的直流电源和一秒信号源。 三．课程设计要求 1.要求独立完成设计任务。 2.课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。 3.测试要求：根据题目的特点，设计电路并仿真，最后焊接电路并进行调试。 4.课设说明书要求： 1)说明题目的设计电路图、仿真结果和调试过程。 2)详细介绍运用的理论知识和电路图设计过程。 3)绘制电路图并对硬件调试过程进行详细的分析。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2015 年 6 月 25 日

单片机定时器设计

摘要 摘要 随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛，单片机以其强大的功能，成为许多功能电子产品的首选。本次电子定时器电路根据设计要求采用AT89C51单片机来实现最大99秒倒计时，采用两位数码管显示。文章的核心主要是硬件介绍及连接和软件编程两个大的方面。硬件电路主要包括AT89C51、晶振电路、数码管，发光二级管，按键。软件用汇编语言实现，主要包括主程序、倒计时、重启控制程序等软件模块。采用软硬件配合基本能实现设定定时时间倒计时功能，达到了设计的要求和目的。并在Proteus软件上进行了仿真和调试。 关键词 AT89C51单片机；定时器；倒计时

目录 摘要…………………………………………………………………………………………… 第一章绪论......................................................... 1.1定时器的发展................................................. 1.2 电子定时器的应用............................................... 1.3选题的目的和意义................................................ 1.4 本章小结 第二章单片机的基础知识 (3) 2.1单片机简介 (3) 2.2单片机的特点 (3) 2.3 本章小节 第三章功能实现及硬件介绍 (4) 3.1 设计功能实现 (4) 3.2 C51单片机引脚介绍 (9) 3.3时钟和复位电路 3.4数码管显示 (10) 3.5键盘 (12) 3.6电气原理图……………………………………………………… 3.7本章小结 第四章软件设计 (15) 4.1 程序流程图 (15) 4.2定时1秒设计 (16) 4.3重新启动 (17) 4.4程序 (17) 4.5 本章小结 结论................................................................ 参考文献............................................................ 致谢.........................................................................

555定时器_电子课程设计解析

目录 摘要 (2) 1. Multisim软件的简介 (4) 2. 系统设计总体方案 (5) 2.1 设计基本思路 (5) 2.2 设计总流程图 (6) 3. 555定时器，CD4518和CD4011介绍 (7) 3.1 555定时器 (7) 3.2 CD4518 (10) 3.3 CD4011引脚图 (12) 4. 数字逻辑控制，脉冲信号产生，计数器计数和数码管显示模块电路图 (14) 4.1 数字逻辑控制模块 (14) 4.1.1 数字逻辑控制模块电路图 (14) 4.1.2 数字逻辑控制模块原理 (14) 4.2 脉冲信号产生模块 (15) 4.2.1 脉冲信号产生模块电路图 (15) 4.2.2 冲信号产生模块原理 (16) 4.3 计数器计数模块 (17) 4.3.1 计数器计数电路图 (17) 4.3.2 计数器计数模块原理 (18) 4.4 显示器模块 (18) 5. 电路的总体设计与调试 (19)

5.1 总体电路原理图 (19) 5.2 总电路工作原理 (19) 6. 课程设计收获与体会 (20) 7. 参考文献 (21) 摘要 本次课程设计利用555定时器以及数字逻辑芯片和数码管实现数字电子计时器功能，计时器显示0~99计数，在实际生活中应用很广。根据日常生活中观察，数字式计时器设计成型后供扩展的方面很多，例如自动报警、按时自动打铃等。因此，与机械式时钟相比具有更高的可视性和精确性，而且无机械装置，具有更长的使用寿命，所以研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实和实际的意义。目前，数字计数器的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。但从知识储备的角度考虑，本设计是以中小规模集成电路设计数字钟的一种方法。数字计数器包括组合逻辑电路和时序电路。

基于单片机的家用定时器设计

吉首大学 《单片机技术》课程设计报告项目名称：家用多功能定时器设计与制作专业年级：物理机电工程工程2012级 学号： 20124052023 学生姓名：刘锐 指导教师：陈善荣 报告完成日期2015 年7 月 1 日 评阅结果评阅教师

第一章绪论 (1) 1.1 系统背景 (1) 1.1.1 单片机的电子技术 (1) 1.1.2 定时器介绍 (1) 1.2 设计要求 (2) 第二章系统电路设计 (2) 2.1 设计框架介绍 (2) 2.2 系统硬件单元电路设计 (2) 2.2.1 复位电路设计 (2) 2.2.2 时钟电路设计 (3) 2.2.3 按键电路设计 (4) 2.3 系统硬件总电路 (4) 第三章系统软件设计 (5) 3.1 系统软件流程图 (5) 3.2 系统程序设计 (5) 3.2.1 主程序 (5) 3.2.2 中断程序 (12) 第四章实验结果和分析 (13) 4.1 实验使用的仪器设备 (13) 4.2测试结果分析 (13) 结束语 (13) 参考文献 (14)

第一章绪论 1.1 系统背景 1.1.1 单片机的电子技术 单片机是将CPU、RAM\ROM\定时器/计数器以及输入输出(I/O)接口等计算机的主要部件集成在一块的集成电路芯片，作为微机系统它还可以实现模/数转换、脉宽调制、计数器捕获/比较逻辑、高速I/O口和WDT各种控制功能。 通过在MCS-51系列的单片机中增设了全双工串行口I/O、片内数据存储器采用寻址范围为256kb的8位地址、均有四种工作方式的2个16位的定时/计数器、增加了中断系统、增设了颇具特色的布尔处理机、让单片机具有较强的指令寻址和运算功能这些技术，使单片机拥有了完善的外部并行总线(AB、DB、CB)具有多机识别功能的串行通信接口，规范了功能单元的特殊功能寄存器控制模式及适应控制器特点的布尔处理系统和指令系统，位发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础。 单片机被广泛地应用在各种领域。例如用来作家用电器中如洗衣机、电冰箱、微波炉、电饭煲、电视机、录像机以及其他视频音像设备的控制器；在办公室中用作大量通信、信息的承载体，比如磁盘驱动、打印机、复印机、电话等；它还可以来构成电子秤、收款机、仓储安全检测系统、空气调节系统等冷冻保鲜系统等的专用系统；在工业中，像工业过程控制、过程监制以及机电一体化控制等系统都是以单片机为核心火多网络系统；它还可以构成一些智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路，实现一些像存储、数据处理、查找、判断、联网和语音功能等智能化功能，还可以构成一些电子系统中的集中显示系统、动力检测控制系统、自动驾驶系统、通信系统以及运行监视器等的冗余网络系统。 1.1.2 定时器介绍 人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。 1876年，英国外科医生索加取得一项定时装置的专利，用来控制煤气街灯的开关。它利用机械钟带动开关来控制煤气阀门。

秒计时器的设计详解

引言 《课程设计》是为了让我们更好的理解所学知识，体会理论与实践之间的联系，将所学理论真正用到实处。作为一名合格的大学生不仅需要有扎实的理论知识，还需要过硬的动手能力；《课程设计》这门课程就给了我们这样一个机会。此次课程设计，让我们用所学的数字电子技术的基础知识，设计一个秒计时器，不仅能够加深我们对电子系统设计过程的理解，而且有助于我们对书本知识的进一步深化。 本作品的实现全部采用各种门电路及计数器芯片，利用自锁开关对电路进行控制，并且计时器具有十秒报警功能。 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 设计并制作一个秒计时器 1.2设计要求 1) 有秒计时显示功能； 2) 设定外部操作开关，控制计时器的清零、启动和暂停/连续功能； 3) 计时器为秒递减或递加计时器，其计时间隔为1s ； 4) 计时器计时值为10秒的整数倍时，有提示。 2 系统各部分设计方案介绍 2.1 设计总体方框图 图2.1.1 系统框图 2.2 系统各部分设计方案介绍 系统电源 主计数器 74ls192 10s 整数倍报警器 显示数码管 清零/启动 控制开关 秒脉冲发生器 暂停/连续 控制开关

2.2.1 秒脉冲发生器的设计 A、方案一：利用运放构成振荡器 分析：该方案电路比较简单，计算相对容易。但是，运放振荡输出不是TTL电平，需要加一个正向偏移电平才能为后级电路所用，而且该方案输出波形的边沿不够陡峭，运放一般要采用双电源供电，调节也较为困难，实现起来不太方便。综合考虑，不采用此方案。 B、方案二：对晶体振荡器的输出进行分频 分析：晶体振荡器的输出虽然很稳定，但是输出频率一般较高，如果对其进行分频，需要用到多级电路，这样中间误差会变大，而且会提高制作成本，且晶体振荡器的输出一般为正弦，要得到方波，还需要整形，这又增加了电路设计与调试的复杂度。因此，不采用该方案。 C、方案三：利用555产生1KHz脉冲，再对其进行一千分频 分析：555产生脉冲的的电路不仅具有简单、易调节的特点，而且产生的脉冲较为稳定，输出电平为TTL电平，无需整形就可以直接运用于后级电路的输入，非常符合本课题的设计要求。 设计的详细过程： ①产生脉冲的电路。 图2.2.1 1KHz脉冲产生电路

电子定时器设计

《专业实训设计报告》 设计题目：电子定时器设计 班级:电子11-2班 学号: 1106040207 学生姓名:李高 指导教师：刘英哲

一、设计要求 要求实现一个电子定时器，即根据外部输入的计定时间进行计时（时间可采用外部按键的方式输入），并实时的显示当前计时结果，当计时到计定时间后进行警报（可通过LED 闪烁或蜂鸣器）。计时时间以秒/分为显示单位，可分别实现对5 分钟，10 分钟，15 分钟和20 分钟的计时。 二、设计的目的 1．掌握电路设计的一般方法 在前面我们已经学习了模电、数电、单片机的理论知识，并对模拟电路，数字芯片和单片机各个接口的功能、各个功能模块有了了解。通过此次课程设计，我们可以更加了解单片机及其使用，并围绕单片机设计拓展电路。 2.掌握电路仿真和调试过程 此次课程设计是一个综合设计，要求我们做出实物。在设计中我们要学习软硬件，绘制和焊接电路，通过调试使定时器能够正常工作。 3．提高总结能力 完成智能定时器实物设计后，我们要在报告中总结设计过程，经验和分析结果，对设计不足的地方提出改进建议。 三、设计的具体实现 方案一： 采用555定时器来输入脉冲，先通过74LS90进行十进制计数（时钟的秒数个位），达到进位时将进位送入74LS92进行六进制计数（时钟的秒数十位），进位送入74LS90进行十进制计数（时钟的分位）；由74LS47译码后送给数码管进行显示。

方案二： 该方案仅由主电路、按键电路、显示电路、报警电路，四个模块组成。整个系统的计时功能皆由STC89C52内部自带的定时器T0来实现；时钟由共阴极数码管显示；五个开关按钮可以实现时钟的加，分钟的加，预置定时时间，定时启停；并利用蜂鸣器进行定时报警。方案框图如图3-1： 图3-1 方案一中虽然不需要程序，但是电路复杂，且不符合课程设计“以单片机为核心”的要求，所以最后采用了方案二。方案二，电路简单，时钟部分完全用软件实现，操作方便，完全可以满足课程设计要求。 根据选题要求，设计任务主要完成LED数码管能实现秒/分的显示；通过按钮调整时间；预置定时时间定时；并提醒用户定时时间到。为完成相应功能，系统设计包含以下几个基本模块：控制模块、信息显示模块、报警模块。总的框图如上面方案二中图3-1所示。 1．控制模块的选取方案 控制器是控制模块的核心，控制模块主要完成时钟和定时功能，从按键读取操作要求、从数码管和蜂鸣器信息显示。 方案一：采用中小规模集成电路。 采用中小规模集成电路构成的控制电路，由于外围器件多，容易出故障，而且调试起来非常麻烦。 方案二：采用ATMEL 公司的AT89S51作为系统控制器。 单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种

30s定时电路设计

1 电子工程系课程设计专业名称：电子信息工程技术 课程名称：数字电子技术 课题名称： 30s定时电路 设计人员： 指导教师： 2013年 12月 8日

《30s定时电路课程设计》任务书 一、课题名称：30S定时电路 二、技术指标： 1．具有30S减计时显示功能； 2．减计时时间间隔为1S； 3．具有外部操作开关，用以控制计数器的置30S，启动计时， 暂停计时和连续计时； 4．减计时到0（显示00），发出报警信号（用发光二极管显示）。 三、要求： 1．写出设计过程，画出逻辑图，简要说明电路的工作原理； 2．自选集成计数器，显示译码器，门电路和数码显示器； 3．自拟测试调整步骤和选用电子测量仪表； 4．画出原理图，生成PCB图和封装图。 指导教师： 学生： 电子工程系 2013 年12 月8 日

课程设计报告书评阅页 课题名称：30s定时电路 班级： 姓名： 2013 年12月8 日指导教师评语： 考核成绩：指导教师签名： 20 年月日

摘要 在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过30秒，否则就犯规了。本课程设计的“篮球竞赛30秒计时器”，可用于篮球比赛中，用于对球员持球时间30秒限制。一旦球员的持球时间超过了30秒，它自动的报警从而判定球员的犯规。本文对篮球比赛中的30s计时产生背景进行了概述，并由此对30s计时器的设计思路，设计原理和方案进行了详尽的分析和说明。此方案从30s计时器的用途入手，在整体分析之后总结设计思路和设计方案得出如下的结论: 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，设计了篮球竞赛30秒计时器。此计时器功能齐全，可以直接启动、暂停、连续、清零以及具有光电报警功能。该设计主要由以下6部分组成，即外部开关、控制电路、秒脉冲发生器、计数器、译码显示器、以及报警电路。本设计主要能完成：显示30秒倒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动和暂停/连续功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为30秒递减计时其计时间隔为1秒；计时器递减计时到零时，同时发出光电报警信号等。 由于30秒计时器的设计的应用，使得篮球比赛朝着更加公平合理，紧张激烈和富有魅力的方向发展。 关键词：30s；秒脉冲；暂停；报警；译码显示器

555定时器-电子课程设计解析

555定时器-电子课程设计解析

摘要 (2) 1. Multisim软件的简介 (4) 2. 系统设计总体方案 (4) 2.1 设计基本思路 (4) 2.2 设计总流程图 (6) 3. 555定时器，CD4518和CD4011介绍 (7) 3.1 555定时器 (7) 3.2 CD4518 (9) 3.3 CD4011引脚图 (11) 4. 数字逻辑控制，脉冲信号产生，计数器计数和数码管显示模块电路图 (12) 4.1 数字逻辑控制模块 (12) 4.1.1 数字逻辑控制模块电路图 (12) 4.1.2 数字逻辑控制模块原理 (13) 4.2 脉冲信号产生模块 (13) 4.2.1 脉冲信号产生模块电路图 (13) 4.2.2 冲信号产生模块原理 (15) 4.3 计数器计数模块 (15) 4.3.1 计数器计数电路图 (16) 4.3.2 计数器计数模块原理 (16) 4.4 显示器模块 (16) 5. 电路的总体设计与调试 (18) 5.1 总体电路原理图 (18) 5.2 总电路工作原理 (18) 6. 课程设计收获与体会 (19) 7. 参考文献 (19)

本次课程设计利用555定时器以及数字逻辑芯片和数码管实现数字电子计时器功能，计时器显示0~99计数，在实际生活中应用很广。根据日常生活中观察，数字式计时器设计成型后供扩展的方面很多，例如自动报警、按时自动打铃等。因此，与机械式时钟相比具有更高的可视性和精确性，而且无机械装置，具有更长的使用寿命，所以研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实和实际的意义。目前，数字计数器的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。但从知识储备的角度考虑，本设计是以中小规模集成电路设计数字钟的一种方法。数字计数器包括组合逻辑电路和时序电路。

30秒定时电路设计报告

30秒定时电路设计报 告 姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师：

目录 前言 (3) 第一章计数器概述 (4) 1 .1 计数器的特点及其应用 (4) 1 .2 设计任务 (4) 第二章设计原理与电路图 (4) 2.1总图框图 (4) 2.2单元电路的设计 (5) 第三章安装与调试 (9) 第四章设计总结 (9) 参考文献 (9)

前言 随着我国科学技术的不断发展和完善，以及教育体系的不断更新，社会用人单位对高校人才培养模式提出了更高的要求。复合型、创新型、实用型人才日益受到用人单位的青睐。科学实验是近代科学发展的一个重要手段。电子课程设计是电子技术学习中非常重要的一个环节，是将理论知识和实践能力相统一的一个环节，是真正锻炼学生能力的一个环节。在许多领域中计时器均得到了普遍的应用，诸如在体育比赛、定时报警器、及家用电器的计时功能、交通信号灯等等，由此可见定时器在现代社会中的重要性。 在这次试验中，我选的题目为：“三十秒定时电路”。其主要功能是实现30秒倒计时功能，计时间隔为一秒。在此方案中，我们应用双时钟加、减同步可逆计数器74LS192来实现倒计时功能，在功能上选择减计数功能，芯片管脚选择中让DOEN处于工作状态。 整个电路的设计借助于multisim仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识、及老师的指导，并在multisim下仿真，得到了正确的结果。 在设计电路的过程中，遇到苦难是在所难免的，但是无论什么苦难都阻挡不住同学们寻求真理的脚步。随着对这些苦难的解决，是我们对课本的知识有了更深的体会，同时也弥补了我们对理论知识理解上的盲点。

第一章计数器的概述 1.1计数器的特点及其应用 当今社会先进的电子技术在各个科学领域中都得到了广泛的应用。而计时器恰恰是数字电子技术的一个重要组成部分，计时器是一个用来实现计数功能的一个时序部件，它不仅仅可以用来记脉冲个数，还常常用来做数字系统的定时、分频，执行数字运算，以及其它特定的逻辑功能等等。 计数器的种类很多。按构成计时器的各触发器是否使用同一个时钟脉冲源来分，可以分为同步计数器和异步计数器；根据计时制的不同，可以分为二进制、十进制和任意进制计数器；根据计数器的增减趋势，可以分为加法、减法和可逆计时器；还有可预置数和可编程序功能计时器等等。 1.2设计任务及要求： 1.2.1基本要求： （1）具有现实30秒计数功能； （2）计数器为30秒递减计时，其计时间隔为1秒； 1.2.2设计任务及目标： （1）分析单元电路的功能； （2）熟悉电路中用到的各集成块的管脚及功能； （3）进行电路的仿真、调试直到达到规定要求 （4）进行总结 第二章设计原理与电路图 2.1总图框图 总体框图如图2.1（1）显示。 本课程设计主要包括秒脉冲发生器、计数电路、数码显示电路、报警电路和控制电路五部分组成。其计数器和控制电路是系统的重要组成部分。计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与清零。 由于本实验降低了难度，所以秒脉冲电路有实验室提供。

555定时器_电子课程设计

课程设计名称：电子技术课程设计题目：多功能定时器 学期：2014-2015学期 专业：智控 班级：13-2 姓名：任玲玲 学号：1305110211 指导教师：谢国民 辽宁工程技术大学

课程设计成绩评定表 评定标准 评定指标标准 评定 合格不合格单元电路及 整体设计方案 合理性 正确性 创新性 仿真或实践 是否进行仿真 或实践 技术指标或性能 符合设计要求 有完成结果 设计报告 格式正确 内容充实 语言流畅 标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小项或三小项合格，视为总成绩合格。 总成绩 日期年月日 课程设计任务书

一、设计题目：多功能定时器 二、设计任务及要求：设计一款通用性较强的多功能定时器，它既可以对应用电器进行一次定时控制，又可以对电气进行循环控制。电路要求由电源电路、可控脉冲发生器、延时控制电路和控制执行电路组成。 三、设计计划 1）设计时间一周； 2）最终提交原理图或结果仿真。 四、设计要求 1）定时和控制选用555定时器和十进制计数器； 2）设计方案要有比较环节； 3) 并且一次定时时间可设定5min—18h，循环定时时间55min—20h；设定控制功率为500W，自身耗电要小于1W。4）用绘图软件绘制原理图。 指导教师：谢国民 日期：2015年7月1日

1.摘要 (2) 2.设计总体方案 (5) 2.1设计基本思路 (5) 2.2设计总流程图 (7) 3.555定时器，CD4518和CD4011介绍 (7) 3.1 555定时器 (7) 3.2 CD4518 (9) 3.3 CD4011引脚图 (11) 4. 数字逻辑控制，脉冲信号产生，计数器计数和数码管显示模块电路图 (12) 4.1 数字逻辑控制模块 (12) 4.1.1 数字逻辑控制模块电路图 (12) 4.1.2 数字逻辑控制模块原理 (13) 4.2 脉冲信号产生模块 (13) 4.2.1 脉冲信号产生模块电路图 (13) 4.2.2 冲信号产生模块原理 (14) 4.3 计数器计数模块 (15) 4.3.1 计数器计数电路图 (15) 4.3.2 计数器计数模块原理 (16) 4.4 显示器模块 (16) 5. 电路的总体设计与调试 (17) 5.1 总体电路原理图 (17) 5.2 总电路工作原理 (17) 6. 课程设计收获与体会 (18) 7. 参考文献 (18)

简易定时器设计

在家经常做饭，有许多东西需要有个时间限制，如腌个肉吧，十几分钟，煲个简单的汤文火1小时等等，这些都不需要精确的时间，只要大约知道时间就可，只是有时做下这事又要去做别的一时会忘记掉时间，当然用手机、手表看时间都是可以的，只是在家都会把它们丢在台面上，不会随身带，市面上也有许多厨房用的定时器，我想这个用个单片机搞一下也是什么简单的，也就有了如下的这个制作。 功能：以5分种为一个计数单位，最多计数1小时，3V电池做电源，有蜂鸣器报警，工作时功耗为6MA左右(使用AT89C2051)，可以使用3V钮扣电池，具有自动关机功能，不运行时耗电量可以忽略不计，单键操作简单方便。 说明：这个电路十分简单，制作用不了半天，无需调节，适合MCU初学者练手、电子爱好者及有需要者制作。 代码说明：本代码为共享，可以任意复制修改，但不得直接使用于商业用途。本文所提供的实例程序：cdle090001.rar 电路原理详解

电源控制部分 Q1为PNP的9012，当电路不工作时Q1的B极由R4得到高电平，Q1截止，MCU2051无法从Q1的E极得到电源。当SW1按下时，Q1的B极通过D2和SW1对地，由高电平转为低电平，Q1导通。此时MCU2051得电，同时通过C1，R4复位。复位成功后P3.7升为高电平，使得Q2导通，从而使Q1的B极保持低电平状态，这时就算松开SW1，Q1也不会截止而导致MCU失电。当MCU有关机指令时，P3.7引脚会被拉低，此时Q2截止，Q1的B极电压因此升高，Q1也截止，MCU失电。如果不需要自动断电功能可以去掉Q1、Q2、R2-R5、D1、D2，D2去掉后换成导线。VCC3V加装一电源开关连到MCU的VCC引脚。 按键控制部分 SW1起到开关电源和设置的作用。在MCU没有得电时SW1和D2组成电源启动电路，MCU得电后SW1和D1组成功能键电路。D1、D2的作用是防止在VCC3V接通时的瞬间电路自动开机。 其它 R8-R19是LED限流电阻。R6-R7是针对P1.0，P1.1增加的上拉电阻。C1复位电容可以选择4.7-22uF的电解电容。 制作图册