1、<p>　　物理與電子信息科學(xué)系</p><p>　　《數(shù)字電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告》</p><p>　　---“數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)”</p><p>　　專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) </p><p>　　班 級(jí) 09級(jí)電信二班 </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)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(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案.................................................................1</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)要求....................................................................2</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)方案.....

4、...........................................................3</p><p>　　2．模塊設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)器74LS90.......................................................

6、...............7</p><p>　　2.4 時(shí)鐘電路.....................................................................................</p><p>　　2.5按鍵復(fù)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(shè)計(jì)................

8、...............................9</p><p>　　3.1 protel原理圖設(shè)計(jì)............................................................................9</p><p>　　3.2 protel PCB焊接電路設(shè)計(jì)..............................

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

10、...............................................................10</p><p>　　6．設(shè)計(jì)總結(jié)..............................................................................................12</p><p>　　參考文獻(xiàn)...

11、............................................................................................12</p><p>　　1.設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘，由四個(gè)數(shù)碼管顯示

12、。</p><p>　?。?）第一個(gè)數(shù)碼管顯示1/10秒，以十循環(huán)技術(shù)；第二和第三個(gè)數(shù)碼管顯示秒，以六十循環(huán)計(jì)數(shù)；第四個(gè)數(shù)碼管顯示分，以十循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　?。?）以555為中心作時(shí)鐘電路，為計(jì)數(shù)電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　（4）具有一個(gè)獨(dú)立按鍵，控制整個(gè)電路的清零。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)方

13、案</b></p><p><b>　　（1）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(jiǎn)單可行，方案二電路雖然實(shí)現(xiàn)功能更多，但考慮到所用芯片眾多，電路龐大，無(wú)法在一塊

14、萬(wàn)用板上實(shí)現(xiàn)。故最終選用既可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，又切實(shí)可行的方案一。</p><p><b>　?。?）總體方框圖</b></p><p>　　電路總體方框圖如下，整個(gè)電路可以分為四個(gè)大的部分。顯示部分，由四個(gè)數(shù)碼管顯示，電路選用數(shù)碼管顯示，連接簡(jiǎn)單；譯碼部分，采用74LS48芯片對(duì)電路進(jìn)行譯碼；技術(shù)部分，采用74LS90和74LS92連接作為計(jì)數(shù)器；時(shí)鐘電路，用555定

15、時(shí)器產(chǎn)生1kHz方波，再又74LS90分頻為計(jì)數(shù)器提供時(shí)鐘信號(hào)。</p><p><b>　　圖1 總體方框圖</b></p><p>　　2. 模塊設(shè)計(jì)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(yáng)兩種

16、，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1。當(dāng)a,b,c,d,e,f,g給相應(yīng)的高低電平的時(shí)，數(shù)碼管就對(duì)應(yīng)顯示各種數(shù)字，從而達(dá)到顯示的作用。</p><p><b>　　圖2 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　?。?）本電路采用共陰數(shù)碼管，公共端接330Ω電阻限流，對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行保護(hù)。</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(gè)使能控制端，四個(gè)信號(hào)輸入端口，八個(gè)信號(hào)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(kāi)使能，使74LS48處于正常的譯碼狀態(tài)。A,B,C,D接計(jì)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(jì)數(shù)電路</b></p><p>　　本電路中主要使用數(shù)字芯片74LS90作為計(jì)數(shù)器，功能表如下：</p><p>　　其對(duì)應(yīng)輸出的兩種編碼8421和5421如下圖所示</p><p>　　在秒計(jì)數(shù)中，為了得到一個(gè)60進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，我們還用到了74LS92，功能表如

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

20、　2.3.2 秒計(jì)數(shù)器</p><p>　　秒計(jì)數(shù)器有74LS92 和74LS90構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74LS90的Q3作為74LS92的進(jìn)位信號(hào)，再把92 的QC做為整個(gè)秒計(jì)數(shù)的進(jìn)位。</p><p>　　2.3.3 十分鐘計(jì)數(shù)器</p><p>　　分計(jì)數(shù)在整個(gè)電路中設(shè)計(jì)為十分鐘循環(huán)計(jì)數(shù)，所以這個(gè)電路也是設(shè)計(jì)為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，電路連接和十分之一秒計(jì)數(shù)電路相同，電路

21、連接如下圖。</p><p><b>　　2.4 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　（1）時(shí)鐘由555定時(shí)器產(chǎn)生</p><p>　　由555定時(shí)器構(gòu)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(jì)時(shí)是10HZ的脈沖才是1/10 S計(jì)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(gè)用十進(jìn)制計(jì)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(gè)脈沖才從高位輸出1個(gè)脈沖，這樣一片74LS90就可以起十分頻的作用，兩個(gè)74LS90串聯(lián)就構(gòu)成了百分頻的電路，輸出的便是10HZ的信號(hào)，從而達(dá)到目的。</p><p>　　555產(chǎn)生的方波，經(jīng)兩個(gè)74LS90兩次十分頻后輸出給計(jì)數(shù)電路。電路連接如下</p><p>　　2.5 按鍵復(fù)位

23、電路</p><p>　　按鍵復(fù)位電路接在了每一塊計(jì)數(shù)芯片的清零端，但沒(méi)有按鍵按下的時(shí)候，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候給R0(1)、R0(2)兩個(gè)清零端一個(gè)高電平，使四個(gè)計(jì)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(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 protel原理圖設(shè)計(jì)</p><

24、p>　　在電路仿真完成之后，進(jìn)行了protel的原理圖設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)圖如下：</p><p>　　3.2 protel PCB焊接電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)protel原理圖，對(duì)pcb進(jìn)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(wàn)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(duì)應(yīng)進(jìn)行打孔。</p><p>　　2.先對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行布局，然后按1：1的比例將電路圖畫(huà)在板子上。有銅圈的一面為焊接面，無(wú)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(wú)銅圈面一一插入。</p><p>　　3.使用電烙鐵焊接時(shí)將其加熱

26、到350℃，將錫絲放在引腳的一側(cè)，電烙鐵從另一側(cè)慢慢靠近，然后迅速將電烙鐵向上挪開(kāi)。用導(dǎo)線焊接時(shí)，用老虎鉗將導(dǎo)線皮去除，在露出的導(dǎo)線表面先放進(jìn)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(lái)。</p><p>　　補(bǔ)充：焊接時(shí)的注意事項(xiàng)</p><p>　　1.長(zhǎng)期放置不用的元件和板子 ，在焊接時(shí)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(shí)電烙鐵的溫度不宜太高也不能太低，應(yīng)將之調(diào)整到一個(gè)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(yīng)均勻。</p><p>　　4.需要焊的點(diǎn)和相交的線在圖中應(yīng)用圓點(diǎn)標(biāo)出，不相交的特殊兩根相鄰線應(yīng)用飛線進(jìn)行區(qū)別分開(kāi)。飛線必須從元件面穿過(guò)，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(yīng)與

28、電容有一定大的空間，防止電容發(fā)熱時(shí)對(duì)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(shí)應(yīng)注意區(qū)分電容、二極管等器件的正負(fù)極。切勿接反。⑧焊接事要細(xì)心，焊點(diǎn)盡量美光，要像圓錐形狀。導(dǎo)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(shí)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(wàn)用表測(cè)量焊接面和元件面。用萬(wàn)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(wú)，則表示電路未連通，出現(xiàn)斷路現(xiàn)象。</p><p>　　a.測(cè)元件面，主要測(cè)是否通路。在測(cè)試時(shí)，忽略焊接面，直接在元件面進(jìn)行測(cè)試

30、。首先測(cè)試中間那條長(zhǎng)橫線，從頭到尾進(jìn)行測(cè)試，中間接點(diǎn)無(wú)需再進(jìn)行測(cè)試。然后再分別測(cè)試每條豎線通不通路。</p><p>　　b.測(cè)焊接面，主要測(cè)是否短路。測(cè)相鄰但不相交的兩根線之間是否短路，聽(tīng)蜂鳴器是否鳴叫，叫則表示短路。</p><p><b>　　6.設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)了大概一個(gè)學(xué)期的數(shù)電課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，感觸更

31、多。實(shí)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(shè)計(jì)和要求的仿真，一切進(jìn)展順利，但是等到實(shí)物制作的時(shí)候，問(wèn)題層出不窮，有些低級(jí)錯(cuò)誤，像有虛焊、有些元器件選型時(shí)候沒(méi)有選對(duì)啊，等等。同時(shí)，突然之間發(fā)現(xiàn)要求很多都達(dá)不到，自信心很受打擊，有時(shí)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(wèn)題很多，感覺(jué)能力很有限制，但是和組里成員交流之后卻豁然開(kāi)朗了很多。有時(shí)候?yàn)榱艘粋€(gè)幾個(gè)問(wèn)題，糾結(jié)很久很久，所以求助于其

32、他人不斷完善設(shè)計(jì)，在大部分問(wèn)題解決之后，感覺(jué)又輕松愉快了很多。所以呢，有時(shí)候在自己冥思苦想不得其果的時(shí)候，交流仍然獨(dú)具魅力，成員之間的交流和合作是不可多得的寶貴經(jīng)驗(yàn)啊！雖然我們的實(shí)物最終仍有缺陷，但已然沒(méi)有當(dāng)初的那種浮躁的感覺(jué)了，在電子設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中肯定有這樣那樣的復(fù)雜問(wèn)題，但這些都不應(yīng)該羈絆我們的學(xué)習(xí)步伐，進(jìn)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(xiàn)&l

33、t;/b></p><p>　　[1] 李中發(fā)主編.數(shù)字電子技術(shù).北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.7.97—192.</p><p>　　[2]康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ).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(xué)出版社.2004.1