课程作业
题目：《电子设计》
——两位自动计数器
姓名：李XX
学院：物理机电与工程学院
系：电子科学系
专业：信电
年级：
学号：
指导教师：
年月日
两位自动计数器
一、两位自动计数器的功能工作原理
两位自动计数器两位数码管自动显示0-99,数字可清零。
电路主要由NE555,4518,4511实现。
上电后,电路自动计数.由0增至99,不断循环计数.数字上升速度快慢由NE555振荡频率决定.S1为计数清零按键.NE555构成时钟信号发生器,CD4518为二/十进制加法计数器,CD4511为译码驱动器,调节R17可调节NE555的振荡频率.C1为充放电电容,电容容量愈大,充电时间愈长,,则振荡频率愈低。
原理图：
二、元器件的选择
编号名称型号数量
R1、R2 电阻10KΩ 2
R3—R16 电阻1KΩ14
R17 可变电阻0—100KΩ 1
C1 极性电容10UF 1
C2 电容10^3 1
C3 电容10^4 1
U1 芯片NE555 1 U2A、U2B 芯片4518 2
U3、U4 芯片4511 2
——八段数码管—— 2
S1 计数清零按键—— 1
三、芯片的功能
（1）NE555构成的是时钟信号发生器
（2）CD4518为二/十进制加数器
CD4518/CC4518是二、十进制（8421编码）同步加计数器，内含两个单元的加计数器，其功能表如真值表所示。
每单个单元有两个时钟输入端CLK和EN，可用时钟脉冲的上升沿或下降沿触发。
由表可知，若用ENABLE信号下降沿触发，触发信号由EN端输入，CLK 端置“0”；若用CL℃K信号上升沿触发，触发信号由CL℃K端输入，ENABLE端置“1”。
RESET端是清零端，RESET端置“1”时，计数器各端输出端Q1～Q4均为“0”，只有RESET 端置“0”时，CD4518才开始计数。
CD4518采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，计数单元Q1翻转一次；当Q1为1，Q4为0时，每输入一个时钟脉冲，计数单元Q2翻转一次；当Q1=Q2=1时，每输入一个时钟脉冲Q3翻转一次；当Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1时，每输入一个时钟脉冲Q4翻转一次。
这样从初始状态（“0”态）开始计数，每输入10个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“0”态。
若将第一个加计数器的输出端Q4A作为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信号，便可组成两位8421编码计数器，依次下去可以进行多位串行计数。
CD4518功能：
CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。
CD4518引脚功能(管脚功能)如下：
1CP、2CP：时钟输入端。
1CR、2CR：清除端。
1EN、2EN：计数允许控制端。
1Q0～1Q3：计数器输出端。
2Q0～2Q3：计数器输出端。
Vdd：正电源。
Vss：地。
CD4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}.该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。
CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入,此时EN端为高电平（1）,若用时钟下降沿触发,信号由EN输入,此时CP端为低电平（0）,同时复位端Cr也保持低电平（0）,只有满足了这些条件时,电路才会处于计数状态.否则没办法工作。
CD4518采用并行进位方式，只要输入一个时钟脉冲，计数单元Q1翻转一次；当Q1为1，Q4为0时，每输入一个时钟脉冲，计数单元Q2翻转一次；当Q1=Q2=1时，每输入一个时钟脉冲Q3翻转一次；当Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1时，每输入一个时钟脉冲Q4翻转一次。
这样从初始状态（“0”态）开始计数，每输入10个时钟脉冲，计数单元便自动恢复到“0”态。
若将第一个加计数器的输出端Q4A作为第二个加计数器的输入端ENB的时钟脉冲信号，便可组成两位8421编码计数器，依次下去可以进行多位串行计数。
清零原理：就是将CD4518的清零端连在一起，接一个开关，按下开关就会清零，但是如果直接连在一起前级的低电平会对后级的清零有影响，因此需要接一个二极管，因为二极管具有单向导电性，因此不会对后级有影响。
（3）CD4511为译码驱动器
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与接口方法如下图：
其功能介绍如下：
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。
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。
1. CD4511的引脚
CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。
其引脚图如3-2所示。
各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。
左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
2. CD4511的工作原理
1.CD4511的工作真值表如下表
2.锁存功能
译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。
如图3-3
（3）译码
CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C 进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。
（4）消隐
BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。
消隐控制电路如图3-4所示。
消隐输出J的电平为
J= =（C+B）D+BI
如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D
据上式，当输入BCD代码从1010---1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。
CD 4511的真值表
四、作品实物展示
五、设计总结
时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。
忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。
但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。
计数器已成为人们常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
说到这次简化设计，感触最多的，就是终于可以做一个比较切合实际的设计了。
之前书本上的知识看多了，老师讲课的内容听多了，总觉得挺空的。
这次的设计不仅是一个操刀演练的过程，更是一个接触实际应用的过程。
从最开始拿到原始电路图的茫然，到后来的慢慢了解，再到后来自己动手修改、简化、扩展。
每一步都必须走得很踏实。
这样一个过程的完成，对于自己来说，真正比听很多堂课都要有效果。
这次实验，主要考验的是我们的逻辑能力和动手能力。
在慢慢的设计中，又发现这次实验其实非常考验人的细心和耐心。
其实修正这样的工作并不难，但是难能可贵的是有这份细致和耐心去做好这些事情。
细节造就完美，对于文艺艺术和科学研究都是一样的。
只有捕捉注意到每一个细节，最后的成果才有可能接近完美。
非常遗憾的一点是自己的水平有限，没能够将工作做得更好。
但是未来的日子里，我定会更加努力。
相信自己的下一次设计一定会有更大的进步。
这是对自己的希望，更是对自己的鞭策。