【正文】 555 定時器是一種數(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，數(shù)據(jù)直接從置數(shù)端 D0、D D D3置 入計數(shù)器。 8 線 3 線 優(yōu)先編碼器 74LS148 在優(yōu)先編碼電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。 EO 為使能輸出端，通常 EO 和 EI 配合可以實現(xiàn)多級編碼器之間的優(yōu)先級別的控制。 表 44 譯碼器 74LS48 功能表 注 1：當(dāng) 輸入為 0～ 15 的數(shù)字時，“熄滅”輸入端（ BI）必須保持高電平。 注 4：熄滅輸入 /“動態(tài)滅零”輸出（ BI/RBO）為高電平，而試燈輸入端（ LT）加入一個低電平，則所有字段 均點燃，顯示 8。 LED 數(shù)碼管要顯示 BCD 碼所表示的十進制數(shù)字就需要有一個專門的譯碼器，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 之間接一個外接電容，并將 RINT 開路。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 印制電路板的設(shè)計是所有設(shè)計步驟的最終環(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 級設(shè)計系統(tǒng)，主要 運行于 Windows XP/2021 環(huán)境。它通過把電路圖設(shè)計、 FPGA 應(yīng)用程序的設(shè)計、電路的仿真、 PCB 繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)完美融合，為用戶提供了全方位的設(shè)計解決方案，使用戶可以輕松進行各種復(fù)雜的電子電路設(shè)計。 Protel 2021 將原理圖編輯、 PCB 圖繪制及打印等功能有機結(jié)合在一起，形成了一個集成開發(fā)環(huán)境。 印制電路板 簡介 在絕緣基材的敷銅板上，按規(guī)定設(shè)計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，而且直接影響整機技術(shù)性能。 有時一個總體電路圖由幾部分組成，繪圖時應(yīng)盡量把總體電路圖畫在一張紙上。 一般從輸入端或信號源畫起，從左至右或由上至下按信號的流向依次畫出各單元電路，而反饋通路的信號流向則與此相反。 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電源電壓的數(shù)值，地線用符號“⊥”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，或在二者之間串入一個無極性小電容，最后到電源模塊上數(shù)字地和模擬地才匯合。 ◆原則上每個集成電路芯片 的旁邊都要放置一個 的無極性電容，如果電路板的空隙太小而放置不下，則可以在每幾個芯片旁邊放置一個 1uF～ 10uF 普通獨石電容。 本章小結(jié) 印制電路板的設(shè)計是 所有設(shè)計步驟的最終環(huán)節(jié)， 是電子設(shè)備設(shè)計的基礎(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，焊料開始熔化并浸潤焊點。 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 手工錫焊技術(shù)要點 手工錫焊的基本條件 （ 1）焊件可焊性。所以，在保證焊料浸潤焊劑的前提下焊接時間越短越好。 （ 3）不要用烙鐵頭對焊點施力 烙鐵頭把熱量傳給焊點主要靠增加接觸面積，用電烙鐵對焊點加力對加熱是徒勞的，而且很可能造成被焊件的損傷，例如電位器、開關(guān)、接插件的焊接點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。 焊接好電路板后進行測試。后來經(jīng)過查閱資料，利用 4RS 觸發(fā)器 74LS279 的鎖存功能，用 74LS279 的輸出來控制 CP 脈沖的通斷，從而完成瑣存功能。 虛焊是 焊接過程中經(jīng)常遇到的問題，如果不加以糾正將使電路無法工作，而且這個問題很難檢查出來，也只能利用萬用表檢查，接上電路后我發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管是一直點亮的，后來查出是由于一個焊點虛焊導(dǎo)致與門的一端輸入為接空引起的。 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(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)計步驟，設(shè)計出了數(shù)字式競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)計是我們將來必需的技能，這次畢業(yè)設(shè)計給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計、對電路的調(diào)試再到最后電路的成型，都對我所學(xué)的知識進行了檢 驗 這 三個多月的畢業(yè)設(shè)計，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路。我認為本設(shè)計具 有 很多 優(yōu)勢 ，例如： 具有清零裝置和搶答控制 功能； 具有定時功能 ；定時時間到無人搶答，系統(tǒng)報警表示搶答時間耗盡并禁止搶答 等功能 。本章首先介紹了焊接的一些知識，如：手工錫焊基本操作和手工錫焊技術(shù)要點等。 3． 制作的 電路板 一開始測試時不能工作，又由于沒有穩(wěn)壓電源而不能檢驗。當(dāng)按下主持人控制的按鈕后，如有人搶答則數(shù)碼管顯示選手號碼； 當(dāng)輸人 1Hz 的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行減計時 ； 當(dāng)減計時到零時，能輸出低電平有效的定時時間到信號 ，同時報警電路發(fā)聲警報。布好線的 PCB 板圖經(jīng)過工廠加工出電路板， 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。 移開烙鐵 當(dāng)焊錫完全浸潤焊點后移開電烙鐵，注意移開電烙鐵的方向應(yīng)該是大致 45176。 手工錫焊基本操作 準備施焊 準備好焊錫絲和烙鐵頭 ，此時特別強調(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環(huán)節(jié)，任何一個設(shè)計精良的電子裝置沒有相應(yīng)的焊接工藝包裝是難以達到技術(shù)指標的。 ◆電容的引線不要太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 ◆對于數(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，以放置高頻信號在導(dǎo)線拐彎發(fā)生信號反射現(xiàn)象。 布線 在進行布線時，應(yīng)注意以下幾點： ◆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 在進行元件布局時，應(yīng)注意以下幾點： ◆應(yīng)按照關(guān)鍵元器件來布局，先布關(guān)鍵器件如單片機、 DSP、存儲器、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，在方框中標出它的型號，在方框的邊線兩側(cè)標出每根管腳的功能名稱和管腳號 。 有時為了強調(diào)并便于看清各單元電路的功能關(guān)系，每一個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)計人員會設(shè)計出不同的方案，但是一個好的設(shè)計必須在保證電氣性能指標的前提下，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，仍保持強大的生命力。 PCB 是電子設(shè)備設(shè)計的基礎(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，它是通過 PCB 編輯器來實現(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)計系統(tǒng)也稱為 DXP 2021。 印制電路板 的設(shè)計我用的是 Protel 2021，它在繪制原理圖及 PCB 設(shè)計方面具有很多優(yōu)勢。 主要介紹了 555 定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能原理， 同步十進制可逆計數(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 LED 數(shù)碼管可用來顯示一位 0～ 9 十進制數(shù)和一個小數(shù)點。 注 2：把低電平直接加到輸入端（ BI），則無論其他輸入端的狀態(tài)如何，所有字段均被熄滅。其功能見表 43。其引腳排列及邏輯功能如圖43 所 示。執(zhí)行加數(shù)時，減計數(shù)端 CPD接高電平，計數(shù)脈沖由 CPu 輸入；在計數(shù)脈沖上升沿進行 8421碼十進制加法計數(shù)。 表 41 555 定時器 功能表 同步 十進制可逆計數(shù)器 74LS192 74LS192 是同步 十進制可逆計數(shù)器 ，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯功能符號，如圖 42 所示。 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(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 DR 接為高電平。 555 定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時器內(nèi)部框圖及引腳排列如圖 41 所示 (a) 555 定時器內(nèi)部框圖 (b) 555 定時器引腳排列 圖 41 555 定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555 定時器原理 定時器內(nèi)部由比較器、分壓電路、 RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。另外還計算了一些參數(shù)，如二極管閃爍時間和揚聲器鳴叫時間等。 其原理及功能的介紹見第四章。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時， Q1＝ 1，經(jīng) G3反相， A＝ 0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門 G2 的輸出 1?EI ， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能 （ 2） 的要求。 根據(jù)上面的功能要求以及圖 31，設(shè)計的時序控制電路如圖 34 所示。 PR 為控制信號，當(dāng) PR 為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振 。 555 定時器和外接元件 R R C4構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 和腳 6 直接相連。當(dāng)按鍵松開時， 74LS148 的1?GS ， 此時由于仍為 Q1＝ 1，使 EI=1，所以 74LS148 仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出現(xiàn)二 次按鍵時輸入信號，保 證了搶答者的優(yōu)先性。該電路完成兩 個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是使 其他選手按鍵操作 無效。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。 數(shù)字搶答器總體方框圖 根據(jù) 設(shè)計任務(wù)，按技術(shù)要求我設(shè)計出了系統(tǒng)電路框圖， 見圖 21 所示。 4． 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30 秒）。 2． 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制 開關(guān) S1,該開關(guān)由主持人控制。如 ： 智能搶答器的設(shè)計與制作。 2021 年2 月， Altium 公司正式推出一套最新 Protel 2021 電子電路設(shè)計軟件平臺，運行于 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)計后，再 經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴展電路。 數(shù)字 式競賽 搶答器 主要 由主體電路與擴展電路組成 ， 優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出 ； 用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定， 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作 ， 顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持