集成电路论文

CMOS集成电路构成定时器的应用

辽宁科技大学 电气2013-1 邢海宁

摘要：本文主要介绍了一款由ＣＭＯＳ数字集成电路构成的定时器的工作原理及制作过程，实现了自动控制功能。给人们的家庭生活及工农业生产中带来了很大的方便。 关键词: 数字集成；定时；控制

Abstract：This text mainly introduced a constitutes certainly from the numerical integrated circuit of CMOS the machine of hour of work principle and the Manufacture

process ,carried out the function of the automatic control .Give people of home life and work ,agriculture produced to win to bring the very big convenience. Key words : digital integrated ; settle the hour; control 1、引言：

随着经济的发展，人们对电子产品的需求也越来越多。电子产品的生产，

给人们带来了方便，也使人们的生活质量有了很大的提高。通用电子定时器广 泛用于家庭生活及工农业生产中的各种自动控制系统中。电子定时器，经过预 先设定的定时时间后，电源自动切断，这种定时电路有较多的用途，在家庭生 活中主要用来控制路灯、照明灯、微波炉、洗衣机等。在工、农业生产中主要 用来控制工地及车间照明灯、大型锅炉等十分实用。

2、电路的组成及其工作原理

2.1、主要电路的组成

通用电子定时器的定时范围可从1/10S到99h（小时），全部由CMOS数字 集成电路构成，耗能极低。通用电子定时器主要由电源电路、振荡分频电路、 多级计数分频电路、选择开关、控制驱动电路四部分组成。

主要电路整体框架：

2.2、电源电路

电源电路如图所示，它是由电源变压器T降压，二极管VD1、VD2 全波整流后供给电路的。为了防止在定时途中交流停电，影响正常定时，特设 有直流供电自动转换电路。当有交流电时，通过R2向蓄电池充电，使其保持 充足的电压，一旦交流电停止，电池通过VD3向电路供电。当发光二极管LED1 发光，则表示整个电路正常工作。

2.3

、振荡分频电路

振荡分频电路外部连接方法如图所示，它由IC1构成。IC1是内置振 荡器的14级二进制串行计数器CD4060，它可以将振荡频率进行2的N-1次分 频，从IC1的Q14端输出的脉冲是经过2的13次分频，可获得一个10HZ的精 确频率。该脉冲接入S2的“1”档作为1/10S定时。

CD4060是由一振荡器和14级二进制串行计数位组成。CD4060组成的振荡 器如图所示。振荡器的结构是RC，它由两个反相器可通过外接RC元件 组成。

R为复位端，当R为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作。/CP1、CP0、 /CP0实现阻容振荡，调节RP可以改变IC1内的振荡频率，从而获得不同的频 率信号输出。

CD4060

14级二进制串行计数器

/分频器，内部带有两级反相放大器构成的内 振荡电路，其逻辑图及引脚排列如图1—9所示。触发器FF1~FF3、FF11无输 出引出端，所以输出端仅有Y4~Y10、Y12~Y14，共十个。因为内部触发器串接 而成，每一个触发器的输出作为下一级触发器的输入，所以每个触发器输出端 的频率为前一级的一半。因此，利用CD4060可以获得逐级分频的脉冲信号源。

2.4、多级计数分频电路、选择开关

多级计数分频电路、选择开关如图1—10所示，它由五个十进制计数/分频 器IC2，IC3，IC4，IC5，IC6进行分频，两个十进制计数分频器IC7，IC8进 行计数以及三个选择开关S3,S4组成。

2.5、控制驱动电路

控制驱动电路如图所示，它由非门F1、反相器F2、三极管VT、继电器K、示鸣器HTD等器件组成。

S3、S4

的输出端接到与非门F1

的两个输入端，当这两个输入端均为高电 平，F1输出低电平，经F2反相后输出高电平，此时三极管VT导通。三极管 VT导通，使继电器K励磁吸合，K—1闭合，使插在电源插座CZ中的负载通 电工作，K—2断开，使插在电源插座CZ中的负载停止工作。如果要发出响闹 声人注意的话，可以合上开关S5，HTD获电鸣叫。K—3断开，使IC2不能接 受脉冲，从而使计数停止，电路保持现状不变。欲停止工作，可以按动SA使电 路断电重置。

当与非门F1输出低电平时，发光二极管LED2导通，红灯亮，表示定时 时间到。当F1输出高电平时，发光二极管LED3导通，绿灯亮，定时器则工作。

2.5、整个电路工作原理

输入电源，发光二极管LED1导通发光，整个电路开始工作，振荡频率经 IC1获得一个10HZ的精确频率，再经IC2、IC3、IC4、IC5、IC6依次进行10 、60、100、6000、10000倍分频，这样在开关S2的第4档上可得到1min。它 又作为IC7的计数脉冲。如图1—1中S3拨在6档时，IC7满10min，便输入 到IC8中。S3、S4的输出端接到与非门F1的两个输入端，当这两个输入端均 为高电平时，F1输出低电平，经F2反相后输出高电平，此时三极管VT导通， 使继电器K励磁吸合，K—1闭合，使插在电源插座CZ中的负载通电工作，K —2断开，使插在电源插座CZ中的负载停止工作。合上开关S5，HTD获电鸣 叫。K—3断开，使IC2不能接受脉冲，从而使计数停止，电路保持现状不变。

发光二极管LED2导通，红灯亮，表示定时时间到。定时范围可从1/10S到99h （小时），可通过改变选择开关S2、S3、S4来实现.

3、主要器件的选择 根据电路原理图所需的元器件如下：发光二极管（LED~LED3） 三个，220V/9V变压器一个，14位二进制串行计数/分频器CD4060一个，十进 制计数/分频器CD4017七个，二极管（VD4~VD6）IN4148七个，整流二极管 （D1、V2）IN4004二个，整流二极管（V3、V7）IN4001二个，电容C1=1000p, C2=100uF，电阻R1=R2=1K，R3=47K，R4=24K，R5=1K，R6=1K，R7=10k， R8=10K，R9=R10=1K，R11=100，变阻器RP=15K，VT为三极管9013，继电 器为JZC—21F/9V，示鸣器HTD一个，实验板（10cm*15cm）一块。

4、总结

电子定时器，具有定时时间长、可靠性高、节能效果显著，安装方便等优点。 使用时，只要按动一下启动按钮，接通电源，电路即可开始工作。该电子定时 器是自动控制等一系列电子产品中重要的一部分，是节约电量、改善电力负荷 紧张状况的途径之一，具有良好的经济效益和社会效益，应大力推广。

经过本次毕业设计，我学到了很多以前在课堂上学不到的东西，也巩固了 以前课堂上所学的知识，使理论与实践相结合，很好的锻炼了独立思考、自学 能力以及动手能力，也让我认识到一件事只要着手去做，它并不像想象中的那 么难。只有不断尝试、不断努力，才能取得最后的成功。

参考文献：

1、杨素行、《模拟电子技术基础简明教程》、北京：高等教育出版社

2、赖金福、《数字集成电路简明手册》、1997、北京：电子工业出版社

3、黄继昌、《数字集成电路应用300例》、2002、北京：人民邮电出版社

4、何希才、《新型集成电路及其应用实例》、2002、北京：科学出版社

5、龙忠琪、《数字集成电路教程》、2001、北京：科学出版社

6、肖景和、《数字集成电路应用精粹》、2002、北京：人民邮电出版社

7、陈其纯、《电子线路》、2000、北京：高等教育出版社

8、康华光、《电子技术基础》、2003、北京：高等教育出版社

9、翁桂荣、《单片微型计算机原理》、2004、苏州：苏州大学出版社