基于555时基电路设计循环定时计数器

范少慧 刘 锐

(河北农业大学，河北 保定 071001)

1 工作概述

1.1 功能介绍

一个30s/60s循环定时计数器，采用555时基电路和数字电路技术，使之能在30秒计时和60秒计时之间进行切换。

1.2 工作说明

当实现30s定时计数功能时，NE555时基电路端作为驱动负载，输出一个脉冲信号至同步加计数器CD4518的低位片时钟输入端，使得低位的显示数码管按照1、2、3的顺序开始跳变。由于同步加计数器高位片和低位片串联，当同步加计数器的低位片的输出端Q3输出为“1”时，将脉冲信号传递给同步加计数器高位片的计数允许控制端(通常用EN表示)，使得高位的显示数码管开始跳变，最后高位显示数码管、低位数码管分别跳变为“3”、“0”时，定时计数功能完成，经与非门与非运算之后为“0”，即此时同步加计数器低位片的计数允许控制端为低电平(同步加计数器低位片以时钟输入端为输入信号端需使计数允许控制端接高电平)，此时同步加计数器低位片无法正常工作，所以两个显示数码管状态固定。转换开关，实现60s定时计数功能，原理与30s定时计数相同。摁下复位按钮，即可循环30s/60s定时计数功能。

2 硬件介绍

2.1 NE555时基芯片

NE555是555系列芯片的一种计时IC。它的操作电源范围比较大，即NE555的输入触发电平和输出电平都能与TTL、CMOS等多种逻辑电路的高/低电平匹配。NE555输出端可以快速直接推动很多种自动控制的负载电路，同时因为它的计时精确度高、温度稳定性不错及价格便宜等优点，在电路设计和应用中使用较多。

NE555时基电路在计数器中的主要功能是产生计数脉冲，由3’脚输出信号到CD4518的CLK端；4’脚是直接清零端，不用时应注意接高电平；5’脚为控制电压端，不用时应串联0.01μF的电容接地，防止引入干扰。

2.2 同步加计数器(CD4518)

CD4518是比较常用的同步加计数器。 CD4518含有2个时钟输入端：时钟输入端CLK、计数允许控制端EN。当采用脉冲上升沿触发时，来自NE555的信号从CLK端口输入，此时可知计数允许控制端为高电平1；当采用脉冲下降沿作为触发信号时，EN端作为信号输入端接收来自NE555的脉冲，此时时钟输入端接地，与此同时复位端R也接地，即保持低电平(CD4518的CLK端有时也用CP端表示)。

由于30/60s定时计数器需要2块七段显示数码管，所以应将2片同步加计数器CD4518串行级联。

2.3 锁存七段码译码器(CD4511)

CD4511是COMS BCD锁存七段码译码器，用于驱动共阴极的七段显示数码管。由2个CD4518控制2个CD4511，CD4511分别驱动2个七段显示LED数码管，至此可完成计数器的显示部分。

2.4 与非门(CD4011)

CD4011是一个简单的与非门，电路设计时，由于功能和逻辑关系的必要性和连接性，应将输入端的两个信号经过与非运算之后输出。

2.5 数码管

本次30/60s循环定时计数器设计采用的是共阴极七段显示数码管、动态显示的显示方式。其他适用于共阴极数码管的译码器有74LS248和74LS48。

3 工作过程总结

开关用于控制30s/60s。当采用60s定时计数功能时，NE555电路产生脉冲信号控制两片串行连接的同步加计数器CD4518芯片，同时同步加计数器CD4518控制译码器CD4511，从而使2个七段显示数码管示数发生变化，并遵循“逢十进一”的原则(当连接方案不同时，可产生其他进位规则，如“逢八进一”等)，当示数为“60”时，数码管停止变化。摁下复位键进行下一次循环，转换开关可变为30s定时计数器。

4 结语

进行本次电路设计，是为了解NE555时基电路以及CD4518、CD4511等芯片的工作原理以及其基本用法，为更进一步的运用打基础，同时根据上述原理，将时间跨度放大，可制作成简单便携的可互换时间定时计数器，也可在此基础上增加单片机，可扩展数据存储等多种个性功能，以满足各种场景的需要。