基于555時基電路設計循環定時計數器

范少慧 劉 銳

(河北農業大學，河北 保定 071001)

1 工作概述

1.1 功能介紹

一個30s/60s循環定時計數器，采用555時基電路和數字電路技術，使之能在30秒計時和60秒計時之間進行切換。

1.2 工作說明

當實現30s定時計數功能時，NE555時基電路端作為驅動負載，輸出一個脈沖信號至同步加計數器CD4518的低位片時鐘輸入端，使得低位的顯示數碼管按照1、2、3的順序開始跳變。由于同步加計數器高位片和低位片串聯，當同步加計數器的低位片的輸出端Q3輸出為“1”時，將脈沖信號傳遞給同步加計數器高位片的計數允許控制端(通常用EN表示)，使得高位的顯示數碼管開始跳變，最后高位顯示數碼管、低位數碼管分別跳變為“3”、“0”時，定時計數功能完成，經與非門與非運算之后為“0”，即此時同步加計數器低位片的計數允許控制端為低電平(同步加計數器低位片以時鐘輸入端為輸入信號端需使計數允許控制端接高電平)，此時同步加計數器低位片無法正常工作，所以兩個顯示數碼管狀態固定。轉換開關，實現60s定時計數功能，原理與30s定時計數相同。摁下復位按鈕，即可循環30s/60s定時計數功能。

2 硬件介紹

2.1 NE555時基芯片

NE555是555系列芯片的一種計時IC。它的操作電源范圍比較大，即NE555的輸入觸發電平和輸出電平都能與TTL、CMOS等多種邏輯電路的高/低電平匹配。NE555輸出端可以快速直接推動很多種自動控制的負載電路，同時因為它的計時精確度高、溫度穩定性不錯及價格便宜等優點，在電路設計和應用中使用較多。

NE555時基電路在計數器中的主要功能是產生計數脈沖，由3’腳輸出信號到CD4518的CLK端；4’腳是直接清零端，不用時應注意接高電平；5’腳為控制電壓端，不用時應串聯0.01μF的電容接地，防止引入干擾。

2.2 同步加計數器(CD4518)

CD4518是比較常用的同步加計數器。 CD4518含有2個時鐘輸入端：時鐘輸入端CLK、計數允許控制端EN。當采用脈沖上升沿觸發時，來自NE555的信號從CLK端口輸入，此時可知計數允許控制端為高電平1；當采用脈沖下降沿作為觸發信號時，EN端作為信號輸入端接收來自NE555的脈沖，此時時鐘輸入端接地，與此同時復位端R也接地，即保持低電平(CD4518的CLK端有時也用CP端表示)。

由于30/60s定時計數器需要2塊七段顯示數碼管，所以應將2片同步加計數器CD4518串行級聯。

2.3 鎖存七段碼譯碼器(CD4511)

CD4511是COMS BCD鎖存七段碼譯碼器，用于驅動共陰極的七段顯示數碼管。由2個CD4518控制2個CD4511，CD4511分別驅動2個七段顯示LED數碼管，至此可完成計數器的顯示部分。

2.4 與非門(CD4011)

CD4011是一個簡單的與非門，電路設計時，由于功能和邏輯關系的必要性和連接性，應將輸入端的兩個信號經過與非運算之后輸出。

2.5 數碼管

本次30/60s循環定時計數器設計采用的是共陰極七段顯示數碼管、動態顯示的顯示方式。其他適用于共陰極數碼管的譯碼器有74LS248和74LS48。

3 工作過程總結

開關用于控制30s/60s。當采用60s定時計數功能時，NE555電路產生脈沖信號控制兩片串行連接的同步加計數器CD4518芯片，同時同步加計數器CD4518控制譯碼器CD4511，從而使2個七段顯示數碼管示數發生變化，并遵循“逢十進一”的原則(當連接方案不同時，可產生其他進位規則，如“逢八進一”等)，當示數為“60”時，數碼管停止變化。摁下復位鍵進行下一次循環，轉換開關可變為30s定時計數器。

4 結語

進行本次電路設計，是為了解NE555時基電路以及CD4518、CD4511等芯片的工作原理以及其基本用法，為更進一步的運用打基礎，同時根據上述原理，將時間跨度放大，可制作成簡單便攜的可互換時間定時計數器，也可在此基礎上增加單片機，可擴展數據存儲等多種個性功能，以滿足各種場景的需要。