【正文】 555 定時(shí)器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應(yīng)用廣泛。 A1和 A2的輸出端控制 RS 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。如果不在 5 腳外加電壓通常接 電容到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。 當(dāng) CR 為低電平，置數(shù)端 LD 也為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)直接從置數(shù)端 D0、D D D3置 入計(jì)數(shù)器。 8 線 3 線 優(yōu)先編碼器 74LS148 在優(yōu)先編碼電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。 EO 為使能輸出端，通常 EO 和 EI 配合可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)編碼器之間的優(yōu)先級(jí)別的控制。 表 44 譯碼器 74LS48 功能表 注 1：當(dāng) 輸入為 0～ 15 的數(shù)字時(shí)，“熄滅”輸入端（ BI）必須保持高電平。 注 4：熄滅輸入 /“動(dòng)態(tài)滅零”輸出（ BI/RBO）為高電平，而試燈輸入端（ LT）加入一個(gè)低電平，則所有字段 均點(diǎn)燃，顯示 8。 LED 數(shù)碼管要顯示 BCD 碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門(mén)的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。 外部元件的接法：外接電容接在 CEXT 和 REXT 兩引腳之間；如用內(nèi)接定時(shí)電阻，需將引腳 RINT 接 VCC；為了改善脈沖寬度的精度和重復(fù)性可在CEXT 和 REXT/ CEXT 之間接一個(gè)外接電容，并將 RINT 開(kāi)路。輸出脈沖寬度可由如下關(guān) 系式確定： EXTtw CRt ? 。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 第 5章 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板的設(shè)計(jì)是所有設(shè)計(jì)步驟的最終環(huán)節(jié)。 Protel 2021 概述 Protel 2021 是 Altium 公司于 2021 年 2 月推出的一套最新的完整的板卡 級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要 運(yùn)行于 Windows XP/2021 環(huán)境。它通過(guò)把電路圖設(shè)計(jì)、 FPGA 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、電路的仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)完美融合，為用戶提供了全方位的設(shè)計(jì)解決方案，使用戶可以輕松進(jìn)行各種復(fù)雜的電子電路設(shè)計(jì)。 Protel 2021 將原理圖編輯、 PCB 圖繪制及打印等功能有機(jī)結(jié)合在一起，形成了一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。 印制電路板 簡(jiǎn)介 在絕緣基材的敷銅板上，按規(guī)定設(shè)計(jì)用印刷的方法制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的電路，稱為印制電路板（ PCB）。 2． 實(shí)現(xiàn)集成電路等各種元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣，提供所要求的 電氣特性、特性阻抗、電磁屏蔽及電磁兼容性等。設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)系到元件在焊接裝配、調(diào)試中是否方便，而且直接影響整機(jī)技術(shù)性能。 有時(shí)一個(gè)總體電路圖由幾部分組成，繪圖時(shí)應(yīng)盡量把總體電路圖畫(huà)在一張紙上。 一般從輸入端或信號(hào)源畫(huà)起，從左至右或由上至下按信號(hào)的流向依次畫(huà)出各單元電路，而反饋通路的信號(hào)流向則與此相反。 4． 連接線應(yīng)為直線，并且交叉和拐彎應(yīng)最少 。例如器件的電源一般標(biāo)電源電壓的數(shù)值，地線用符號(hào)“⊥”表示。 ◆高頻元器件引腳上的銅箔導(dǎo)線應(yīng)盡量短。 ◆電位器、可變電容等元器件應(yīng)布置在便于調(diào)試的地方。 ◆銅箔導(dǎo)線在條件許可得范圍內(nèi)，最好取 15mil 以上，最小不能小于哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 21 10mil，導(dǎo)線間的最小間距是由線間絕緣電阻和擊穿電壓決定的，一般不能小于 12mil。 ◆如果電路板上既有數(shù)字電路，又有模擬電路，則應(yīng)使數(shù)字地與模擬地分開(kāi)，或在二者之間串入一個(gè)無(wú)極性小電容，最后到電源模塊上數(shù)字地和模擬地才匯合。 ◆原則上每個(gè)集成電路芯片 的旁邊都要放置一個(gè) 的無(wú)極性電容，如果電路板的空隙太小而放置不下，則可以在每幾個(gè)芯片旁邊放置一個(gè) 1uF～ 10uF 普通獨(dú)石電容。 本章小結(jié) 印制電路板的設(shè)計(jì)是 所有設(shè)計(jì)步驟的最終環(huán)節(jié)， 是電子設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是電子工業(yè)重要的電子部件之一。雖然連接方法有多種，但是使用最廣泛的方法錫焊。 熔化焊料 當(dāng)焊件加熱到能熔化焊錫的溫度后將焊絲置于焊點(diǎn)，焊料開(kāi)始熔化并浸潤(rùn)焊點(diǎn)。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 手工錫焊技術(shù)要點(diǎn) 手工錫焊的基本條件 （ 1）焊件可焊性。所以，在保證焊料浸潤(rùn)焊劑的前提下焊接時(shí)間越短越好。 （ 3）不要用烙鐵頭對(duì)焊點(diǎn)施力 烙鐵頭把熱量傳給焊點(diǎn)主要靠增加接觸面積，用電烙鐵對(duì)焊點(diǎn)加力對(duì)加熱是徒勞的，而且很可能造成被焊件的損傷，例如電位器、開(kāi)關(guān)、接插件的焊接點(diǎn)往往都是固定在塑料構(gòu)件上，加力的結(jié)果容易造成元件失效。 焊接好電路板后進(jìn)行測(cè)試。后來(lái)經(jīng)過(guò)查閱資料，利用 4RS 觸發(fā)器 74LS279 的鎖存功能，用 74LS279 的輸出來(lái)控制 CP 脈沖的通斷，從而完成瑣存功能。 虛焊是 焊接過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，如果不加以糾正將使電路無(wú)法工作，而且這個(gè)問(wèn)題很難檢查出來(lái)，也只能利用萬(wàn)用表檢查，接上電路后我發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是一直點(diǎn)亮的，后來(lái)查出是由于一個(gè)焊點(diǎn)虛焊導(dǎo)致與門(mén)的一端輸入為接空引起的。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 結(jié)論 本 文 根據(jù)數(shù)字邏輯電路的一般設(shè)計(jì)步驟，設(shè)計(jì)出了數(shù)字式競(jìng)賽搶答器的總體框圖、各單元電路圖及 PCB 板圖，根據(jù)各單元的邏輯功能，選擇了合適的器件；又 根據(jù) 焊接技術(shù)及 工程上的可操作性布置芯片、元件、導(dǎo)線等 。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 致謝 我是電信專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書(shū)館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)、對(duì)電路的調(diào)試再到最后電路的成型，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢 驗(yàn) 這 三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路。我認(rèn)為本設(shè)計(jì)具 有 很多 優(yōu)勢(shì) ，例如： 具有清零裝置和搶答控制 功能； 具有定時(shí)功能 ；定時(shí)時(shí)間到無(wú)人搶答，系統(tǒng)報(bào)警表示搶答時(shí)間耗盡并禁止搶答 等功能 。本章首先介紹了焊接的一些知識(shí)，如：手工錫焊基本操作和手工錫焊技術(shù)要點(diǎn)等。 3． 制作的 電路板 一開(kāi)始測(cè)試時(shí)不能工作，又由于沒(méi)有穩(wěn)壓電源而不能檢驗(yàn)。當(dāng)按下主持人控制的按鈕后，如有人搶答則數(shù)碼管顯示選手號(hào)碼； 當(dāng)輸人 1Hz 的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí) ； 當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào) ，同時(shí)報(bào)警電路發(fā)聲警報(bào)。布好線的 PCB 板圖經(jīng)過(guò)工廠加工出電路板， 根據(jù) 焊接技術(shù)及 工程上的可操作性布置芯片、元件、導(dǎo)線等。一般經(jīng)驗(yàn)是烙鐵頭溫度比焊料溶化溫度高 50℃ 較為適宜。 （ 3）助焊劑合適。 移開(kāi)烙鐵 當(dāng)焊錫完全浸潤(rùn)焊點(diǎn)后移開(kāi)電烙鐵，注意移開(kāi)電烙鐵的方向應(yīng)該是大致 45176。 手工錫焊基本操作 準(zhǔn)備施焊 準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵頭 ，此時(shí)特別強(qiáng)調(diào)的是烙鐵頭部要保持干凈，即能夠沾上焊錫（俗稱吃錫）。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 第 6章 系統(tǒng) 的組裝與 調(diào)試 元器件的焊接 裝配、焊接是電子設(shè)備制造中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，任何一個(gè)設(shè)計(jì)精良的電子裝置沒(méi)有相應(yīng)的焊接工藝包裝是難以達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的。 ◆電容的引線不要太長(zhǎng)，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 ◆對(duì)于數(shù)字電路構(gòu)成的印制電路板，把接地電路布成環(huán)狀往往能提高整個(gè)電路板的抗干擾能力。特別是在高頻電路下，不能取直角，更不能取銳角，以放置高頻信號(hào)在導(dǎo)線拐彎發(fā)生信號(hào)反射現(xiàn)象。 布線 在進(jìn)行布線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ◆微處理器芯片的數(shù)據(jù)線和地址線盡量都平行布置。 ◆重量大的原器件應(yīng)該加支架用以固定。 元件布局 在進(jìn)行元件布局時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ◆應(yīng)按照關(guān)鍵元器件來(lái)布局，先布關(guān)鍵器件如單片機(jī)、 DSP、存儲(chǔ)器、FPGA 等，然后按照地址線和數(shù)據(jù)線的走向布置其他元器件?；ハ嗦?lián)通的交叉線，應(yīng)在交叉處用圓點(diǎn)表示。 電路圖中的中、大規(guī)模集成電路器件一般用方框表示，在方框中標(biāo)出它的型號(hào)，在方框的邊線兩側(cè)標(biāo)出每根管腳的功能名稱和管腳號(hào) 。 有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)并便于看清各單元電路的功能關(guān)系，每一個(gè)功能單元電路的元件應(yīng)集中布置在一起，并盡可能按工作順序排列。同一張復(fù)雜的電路原理圖，不同的設(shè)計(jì)人員會(huì)設(shè)計(jì)出不同的方案，但是一個(gè)好的設(shè)計(jì)必須在保證電氣性能指標(biāo)的前提下，使布局更合理，由布線引入的電容、電感、電阻最小，更利于散熱，并且使布線面積更小。 由于 PCB 不斷地向提高精度、布線密度和可靠性方向發(fā)展，并相應(yīng)縮小體積、減小質(zhì)量，因此它在未來(lái)電子設(shè)備向大規(guī)模集成化和微小型化的發(fā)展中，仍保持強(qiáng)大的生命力。 PCB 是電子設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是電子工業(yè)重要的電子部件之一 。所謂 PCB 繪制，就是印制電路板的設(shè)計(jì)，它是通過(guò) PCB 編輯器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其生成的 PCB 文件將直接應(yīng)用到印制電路板的生產(chǎn)中 。作為單一的板卡設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，能提供前所未有的、最高程度的工具集成功能。因此， Protel 2021 設(shè)計(jì)系統(tǒng)也稱為 DXP 2021。 印制電路板 的設(shè)計(jì)我用的是 Protel 2021，它在繪制原理圖及 PCB 設(shè)計(jì)方面具有很多優(yōu)勢(shì)。 主要介紹了 555 定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能原理， 同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 74LS19 8 線 3 線優(yōu)先編碼器 74LS14 譯碼器 74LS48 和 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 的引腳排列及功能表。輸出脈沖寬度可以變化于 40ns 和 28s 之間。則根據(jù)顯示字型的要求便得到了表 35 的真值表。 圖 35 LED 數(shù)碼管 表 45 BCD七段顯示譯碼器真值表 注：真值表僅適用于共陰極 LED 一個(gè) LED 數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位 0～ 9 十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。 注 2：把低電平直接加到輸入端（ BI），則無(wú)論其他輸入端的狀態(tài)如何，所有字段均被熄滅。其功能見(jiàn)表 43。其引腳排列及邏輯功能如圖43 所 示。執(zhí)行加數(shù)時(shí)，減計(jì)數(shù)端 CPD接高電平，計(jì)數(shù)脈沖由 CPu 輸入；在計(jì)數(shù)脈沖上升沿進(jìn)行 8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)。 表 41 555 定時(shí)器 功能表 同步 十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 74LS192 74LS192 是同步 十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 ，具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯功能符號(hào)，如圖 42 所示。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 DR 是復(fù)位端， 0?DR ,則 00?V ；正常工作時(shí) DR 接為高電平。 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列如圖 41 所示 (a) 555 定時(shí)器內(nèi)部框圖 (b) 555 定時(shí)器引腳排列 圖 41 555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時(shí)器原理 定時(shí)器內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。另外還計(jì)算了一些參數(shù)，如二極管閃爍時(shí)間和揚(yáng)聲器鳴叫時(shí)間等。 其原理及功能的介紹見(jiàn)第四章。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)， Q1＝ 1，經(jīng) G3反相， A＝ 0，封鎖 CP 信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén) G2 的輸出 1?EI ， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能 （ 2） 的要求。 根據(jù)上面的功能要求以及圖 31，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖 34 所示。 PR 為控制信號(hào)，當(dāng) PR 為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振 。 555 定時(shí)器和外接元件 R R C4構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 和腳 6 直接相連。當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí)， 74LS148 的1?GS ， 此時(shí)由于仍為 Q1＝ 1，使 EI=1，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出現(xiàn)二 次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保 證了搶答者的優(yōu)先性。該電路完成兩 個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是使 其他選手按鍵操作 無(wú)效。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。 數(shù)字搶答器總體方框圖 根據(jù) 設(shè)計(jì)任務(wù)，按技術(shù)要求我設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)電路框圖， 見(jiàn)圖 21 所示。 4． 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30 秒）。 2． 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制 開(kāi)關(guān) S1,該開(kāi)關(guān)由主持人控制。如 ： 智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作。 2021 年2 月， Altium 公司正式推出一套最新 Protel 2021 電子電路設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，運(yùn)行于 Windows XP/2021 操作系統(tǒng)。數(shù)字電路在現(xiàn)代電子技術(shù)中占有十分重要的地位，它應(yīng)用的廣度和深度標(biāo)志著現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的水平。 the cycle time control。完成電路設(shè)計(jì)后，再 經(jīng)過(guò)布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。 數(shù)字 式競(jìng)賽 搶答器 主要 由主體電路與擴(kuò)展電路組成 ， 優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出 ； 用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定， 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作 ， 顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持