數(shù)字電子線路課程設計報告

1、<p>　　物理與電子信息科學系</p><p>　　《數(shù)字電子線路課程設計報告》</p><p>　　---“數(shù)字時鐘設計”</p><p>　　專 業(yè) 電子信息科學與技術專業(yè) </p><p>　　班 級 09級電信二班 </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　提交日期 2011年11月28日 </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

3、t;p>　　1．設計要求及設計方案.................................................................1</p><p>　　1.1設計要求....................................................................2</p><p>　　1.2設計方案.....

4、...........................................................3</p><p>　　2．模塊設計及protues仿真...................................................4</p><p>　　2.1顯示電路.......................................

5、.............................5</p><p>　　2.2譯碼器74LS48................................................................6</p><p>　　2.3計數(shù)器74LS90.......................................................

6、...............7</p><p>　　2.4 時鐘電路.....................................................................................</p><p>　　2.5按鍵復位電路........................................................

7、.........................</p><p>　　2.6 電路仿真效果............................................................................... ......................</p><p>　　3．protel原理圖和PCB焊接線路設計................

8、...............................9</p><p>　　3.1 protel原理圖設計............................................................................9</p><p>　　3.2 protel PCB焊接電路設計..............................

9、....................................9</p><p>　　4．元件清單.............................................................................................10</p><p>　　5．電路焊接..............................

10、...............................................................10</p><p>　　6．設計總結..............................................................................................12</p><p>　　參考文獻...

11、............................................................................................12</p><p>　　1.設計要求及設計方案</p><p><b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　（1）設計一個數(shù)字時鐘，由四個數(shù)碼管顯示

12、。</p><p>　　（2）第一個數(shù)碼管顯示1/10秒，以十循環(huán)技術；第二和第三個數(shù)碼管顯示秒，以六十循環(huán)計數(shù)；第四個數(shù)碼管顯示分，以十循環(huán)計數(shù)。</p><p>　?。?）以555為中心作時鐘電路，為計數(shù)電路產(chǎn)生時鐘信號。</p><p>　?。?）具有一個獨立按鍵，控制整個電路的清零。</p><p><b>　　1.2設計方

13、案</b></p><p><b>　?。?）方案比較</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　方案一電路簡單可行，方案二電路雖然實現(xiàn)功能更多，但考慮到所用芯片眾多，電路龐大，無法在一塊

14、萬用板上實現(xiàn)。故最終選用既可以實現(xiàn)設計要求，又切實可行的方案一。</p><p><b>　　（2）總體方框圖</b></p><p>　　電路總體方框圖如下，整個電路可以分為四個大的部分。顯示部分，由四個數(shù)碼管顯示，電路選用數(shù)碼管顯示，連接簡單；譯碼部分，采用74LS48芯片對電路進行譯碼；技術部分，采用74LS90和74LS92連接作為計數(shù)器；時鐘電路，用555定

15、時器產(chǎn)生1kHz方波，再又74LS90分頻為計數(shù)器提供時鐘信號。</p><p><b>　　圖1 總體方框圖</b></p><p>　　2. 模塊設計及protues仿真</p><p><b>　　2.1 顯示電路</b></p><p>　?。?）顯示模塊有數(shù)碼管完成，數(shù)碼管有共陰和共陽兩種

16、，其內(nèi)部結構圖如圖1。當a,b,c,d,e,f,g給相應的高低電平的時，數(shù)碼管就對應顯示各種數(shù)字，從而達到顯示的作用。</p><p><b>　　圖2 數(shù)碼管結構圖</b></p><p>　　（2）本電路采用共陰數(shù)碼管，公共端接330Ω電阻限流，對數(shù)碼管進行保護。</p><p><b>　　圖3 顯示電路圖</b>&

17、lt;/p><p>　　2.2 譯碼器74LS48 </p><p>　　譯碼器74LS48有三個使能控制端，四個信號輸入端口，八個信號輸出端口，其真值表如下圖所示。</p><p>　　電路連接如下圖，3、4、5腳直接接高電平，開使能，使74LS48處于正常的譯碼狀態(tài)。A,B,C,D接計數(shù)器的輸出端口，QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG分別接數(shù)碼管a,b,c,d

18、,e,f,g端口。</p><p><b>　　2.3 計數(shù)電路</b></p><p>　　本電路中主要使用數(shù)字芯片74LS90作為計數(shù)器，功能表如下：</p><p>　　其對應輸出的兩種編碼8421和5421如下圖所示</p><p>　　在秒計數(shù)中，為了得到一個60進制的計數(shù)器，我們還用到了74LS92，功能表如

19、下</p><p>　　74LS92為12進制計數(shù)器，編碼圖如下，我們發(fā)現(xiàn)Q3計數(shù)方式是6進制的，所以我們用Q3作為秒計數(shù)的高位。</p><p>　　2.3.1 十分之一秒</p><p>　　信號由14腳CKA輸入，CKB接Q0，構成輸出為8421編碼的計數(shù)器。由Q3作為進位信號，使整個電路構成一個10進制的計數(shù)器。</p><p>　

20、　2.3.2 秒計數(shù)器</p><p>　　秒計數(shù)器有74LS92 和74LS90構成60進制計數(shù)器，74LS90的Q3作為74LS92的進位信號，再把92 的QC做為整個秒計數(shù)的進位。</p><p>　　2.3.3 十分鐘計數(shù)器</p><p>　　分計數(shù)在整個電路中設計為十分鐘循環(huán)計數(shù)，所以這個電路也是設計為十進制計數(shù)器，電路連接和十分之一秒計數(shù)電路相同，電路

21、連接如下圖。</p><p><b>　　2.4 時鐘電路</b></p><p>　?。?）時鐘由555定時器產(chǎn)生</p><p>　　由555定時器構成的1KHZ的自激振蕩器，其原理是0.7(2R3+R4+R5)C4=1ms，f=1/t=1KHZ。計時是10HZ的脈沖才是1/10 S計一次數(shù)，所以需要分頻才能得到10HZ的脈沖，如圖所示電路

22、，是兩個用十進制計數(shù)器74LS90串聯(lián)而成的分頻器，分頻原理是在74LS90的輸出端子中，從低位輸入10個脈沖才從高位輸出1個脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，兩個74LS90串聯(lián)就構成了百分頻的電路，輸出的便是10HZ的信號，從而達到目的。</p><p>　　555產(chǎn)生的方波，經(jīng)兩個74LS90兩次十分頻后輸出給計數(shù)電路。電路連接如下</p><p>　　2.5 按鍵復位

23、電路</p><p>　　按鍵復位電路接在了每一塊計數(shù)芯片的清零端，但沒有按鍵按下的時候，計數(shù)器正常計數(shù)，當有按鍵按下的時候給R0(1)、R0(2)兩個清零端一個高電平，使四個計數(shù)芯片全部清零，從而數(shù)碼管顯示也為零。</p><p>　　3. protel原理圖和PCB焊接線路設計</p><p>　　3.1 protel原理圖設計</p><

24、p>　　在電路仿真完成之后，進行了protel的原理圖設計，最終設計圖如下：</p><p>　　3.2 protel PCB焊接電路設計</p><p>　　根據(jù)protel原理圖，對pcb進行了布局，然后走線，最終圖如下：</p><p><b>　　4. 元件清單</b></p><p><b>　

25、　5. 電路焊接</b></p><p>　　1.在萬能板上粘貼一張白紙，根據(jù)電路板上圓孔的位置在白紙上 一一對應進行打孔。</p><p>　　2.先對整個電路進行布局，然后按1：1的比例將電路圖畫在板子上。有銅圈的一面為焊接面，無銅圈的一面為元件面。按照電路的整體布局及電路圖將元件從無銅圈面一一插入。</p><p>　　3.使用電烙鐵焊接時將其加熱

26、到350℃，將錫絲放在引腳的一側，電烙鐵從另一側慢慢靠近，然后迅速將電烙鐵向上挪開。用導線焊接時，用老虎鉗將導線皮去除，在露出的導線表面先放進已融入焊錫的松香中涂上一層錫絲，以便于焊接。依照電路圖將元件一一焊接起來。</p><p>　　補充：焊接時的注意事項</p><p>　　1.長期放置不用的元件和板子 ，在焊接時要砂紙或是鑷子先將其表層的氧化膜去掉。</p><

27、p>　　2.焊接時電烙鐵的溫度不宜太高也不能太低，應將之調(diào)整到一個適宜的溫度（350℃左右）。</p><p>　　3.電路圖的繪制要美觀、元件的布局應均勻。</p><p>　　4.需要焊的點和相交的線在圖中應用圓點標出，不相交的特殊兩根相鄰線應用飛線進行區(qū)別分開。飛線必須從元件面穿過，以防止與焊接面短路的現(xiàn)象。</p><p>　　5.布局中三端穩(wěn)壓器應與

28、電容有一定大的空間，防止電容發(fā)熱時對穩(wěn)壓器造成影響。</p><p>　　6.元件引腳一般不能安置在電路主線上（特殊情況除外）。</p><p>　　7.焊接時應注意區(qū)分電容、二極管等器件的正負極。切勿接反。⑧焊接事要細心，焊點盡量美光，要像圓錐形狀。導線不可相交，要走直線，不可彎彎曲曲的。</p><p>　　8.電烙鐵在不適用的時候要將其溫度調(diào)至最低，以保證其使

29、用壽命。</p><p><b>　　電路調(diào)試</b></p><p>　　1.根據(jù)原理圖，用萬用表測量焊接面和元件面。用萬用表的蜂鳴檔判斷是否短路或通路，線路各支路是否相通。若是有明亮的蜂鳴聲則表明線路是連通的，若無，則表示電路未連通，出現(xiàn)斷路現(xiàn)象。</p><p>　　a.測元件面，主要測是否通路。在測試時，忽略焊接面，直接在元件面進行測試

30、。首先測試中間那條長橫線，從頭到尾進行測試，中間接點無需再進行測試。然后再分別測試每條豎線通不通路。</p><p>　　b.測焊接面，主要測是否短路。測相鄰但不相交的兩根線之間是否短路，聽蜂鳴器是否鳴叫，叫則表示短路。</p><p><b>　　6.設計總結</b></p><p>　　經(jīng)過了大概一個學期的數(shù)電課程設計，我學到了很多，感觸更

31、多。實踐與理論的差距讓人可以抓狂，理論分析和仿真都是浮云??！制作之前很輕松的完成了電路設計和要求的仿真，一切進展順利，但是等到實物制作的時候，問題層出不窮，有些低級錯誤，像有虛焊、有些元器件選型時候沒有選對啊，等等。同時，突然之間發(fā)現(xiàn)要求很多都達不到，自信心很受打擊，有時候拿著板子不知道怎么辦了，特別是在調(diào)試多次之后仍然問題很多，感覺能力很有限制，但是和組里成員交流之后卻豁然開朗了很多。有時候為了一個幾個問題，糾結很久很久，所以求助于其

32、他人不斷完善設計，在大部分問題解決之后，感覺又輕松愉快了很多。所以呢，有時候在自己冥思苦想不得其果的時候，交流仍然獨具魅力，成員之間的交流和合作是不可多得的寶貴經(jīng)驗啊！雖然我們的實物最終仍有缺陷，但已然沒有當初的那種浮躁的感覺了，在電子設計制作的過程中肯定有這樣那樣的復雜問題，但這些都不應該羈絆我們的學習步伐，進步是緩慢的，不足是常有的，淡定是必須的。大家加油！</p><p><b>　　參考文獻&l

33、t;/b></p><p>　　[1] 李中發(fā)主編.數(shù)字電子技術.北京：中國水利水電出版社，2001.7.97—192.</p><p>　　[2]康華光主編.電子技術基礎.數(shù)字部分.北京：高等教育出版社，2006.1. 137—286.</p><p>　　[3]趙志剛，吳海彬編著. Protel DXP使用教程.清華出版社,北京交通大學出版社.2004.1