学生姓名：班级：：自动计数器在日常生活中屡见不鲜，它是根据不同的情况设定的，能够通过技术功能实现一些相应的程序，如通过自动计数器来实现自动打开和关闭各种电器设备的电源。

广泛用于路灯，广告灯，电饭煲等领域。

自动计数器给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了自动计数器的功能。

诸如自动定时报警器、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭电路，定时开关烤箱、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以自动计数器为基础的。

由于它的功能强劲，用途广泛，方便利用，所以在这个电子科技发展的时代，它是一个很好的电子产品。

如在洗衣机的定时控制以及路灯等一些人们不能再现场控制的操控。

都可以利用自动计数器来完成这样的功用。

可见此系统所能带来的方便和经济效益是相当远大的。

因此，研究自动计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。

本次课设设计是检验理论学习水平、实践动手能力及理论结合实际的能力，要求具有一定的分析处理问题能力和自学能力的一个比较重要得实践课程。

通过这样的过程，使我们的论文及实践水平有一次较为全面的检查，同时也使我们硬件方面的能力有所提高，对以后的学习有这非常重要的意义。

关键词：电器设备；自动计数器；电源指导老师签名：1.1设计任务 (3)1.2设计方案 (3)2.1元器件的设计与参数 (3)2.2各个元器件的电路原理 (4)2.2.1 NE555 (4)2.2.2CD4518 (7)2.2.3CD4511 (8)2.3电路整体原理 (9)3.1P ROTEL99简介 (9)3．2P ROTEUS简介 (10)4.1元器件搜索 (13)4.2元器件代号 (14)4.3元件的放置 (14)4.4连线 (14)4.5元器件赋值 (15)4.6实验调试 (16)6.1原理设计过程中的问题 (19)6.2调试过程中的问题 (19)6.3测试结果与分析 (19)6.4调试注意事项 (20)6.5查找故障的方法 (20)设计并制作一个自动计数器，NE555构成时钟信号发生器，CD4518为二十进制加计数器，CD4511为译码驱动器，调节R17课调节555的震荡频率，C1为充放电电容，电容越大，充点时间越长，振荡频率越低。

图1.1 原理框图介绍了一种新型的自动计数器设计方法，以NE555构成计数脉冲信号发生器，CD4518为二/十进制加法计数器，CD4511为译码驱动器，与按键、数码管等较少的辅助硬件电路相结合，实现对LED数码管进行控制。

本系统具有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。

本计数器可将机械或人工计数方式变为电子计数，并且采用ＬＥＤ数码显示，简单直观，可适用于诸多行业，以满足现代生产、生活等方面的需求。

随着生产技术的不断改善和提高，在现代化生产的许多场合都可以看到计数器的使用。

本计数器具有低廉的造价以及控制简单等特点。

通过对计数脉冲的转换可使本计数器应用更为广泛。

本小组设计的电路原理图所涉及的元器件有：电压为+5V的直流稳压电源；最大电阻为100K的滑动变阻器R17一个；有极性电容C1一个；无极性电容C2和C3; 开关SW一个；电阻R1~~R16总共16个；芯脉冲发生器自动计数器译码显示模块控制电路报警电路片有：NE555,CD4518,CD4511;以及7段数码显示器两个。

各个元器件的设计的元器件的参数如下元器件参数 元器件参数R110K C1 10u R210K C2 0.01u R3~~R161K C3 0.1u R17 100K VCC +5V 表 2.1图2.1 NE555结构图图2.2 NE555原理图由上图可知555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。

虚线边沿标注的数字为管脚号。

其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD 导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。

555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。

当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。

当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。

图2.3 CD4518 管脚图计数器，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。

将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数图2.4 CD4511 管脚图其电路原理如下：CD4511是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器的特点：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显示其中a b c d 为BCD 码输入，a为最低位。

LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。

BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。

另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。

LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。

a～g是7 段输出，可驱动共阴LED数码管。

另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。

所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。

限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V使用300Ω的限流电阻由电路原理图可知：当电源电压为+5V时，电阻R1和R17分压。

通过芯片NE555时转换成时钟脉冲信号，我们可以通过改变滑动变阻器R17的电阻，从而改变时钟脉冲信号的振荡频率。

时钟脉冲信号输入到CD4518的使能端EN，这时我们用时钟下降沿触发，而CP为低电平接地，我们可以改变开关SW的闭合状态来达到对电容C3充放电的控制，从而控制CD4518的复位端R的电平，当时钟脉冲信号为高电平且复位端R保持为低电平（0）时，芯片CD4518开始计数。

CD4518的输出端接CD4511的输入，这里我们两个CD4511的级联来实现两位计数器的计数功能。

通过CD4511的译码驱动使8路数字显示器显示各个数字。

通过对电路图的原理分析可知。

从理论上可以实现对两位自动计数器的设计要求。

Protel 99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。

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现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。

它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。

该软件的特点是：1.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。

具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI 调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。

2.支持主流单片机系统的仿真。

目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM7系列以及各种外围芯片。

3.提供软件调试功能。

在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。

4.具有强大的原理图绘制功能。

5.PCB设计以及自动布线。

特点：支持ARM7，PIC ，AVR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中，更新信息请参见网页；交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式；支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的源码C和汇编的调试；一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作；内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；DLL界面为应用提供特定的模式；基于工业标准的SPICE3F5混合模型电路仿真器14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线；模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流；集成PROTEUS PCB设计形成完整的电子设计系统。