【正文】 ........................................................................ 33 附錄 F ................................................................................................................. 34 附錄 G ................................................................................................................ 38 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 數(shù)字電路是數(shù)字邏輯電路的簡稱，它的產(chǎn)生和發(fā)展是電子技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，由于數(shù)字電路比模擬電路具有更多、更獨特的優(yōu)點，因此它在通信、電視、雷達、自動控制、電子測量及電子計算機等各個科學(xué)領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應(yīng)用。目前比較流行的或應(yīng)用廣泛的EDA 軟件包有 Protel、 OrCAD/STD、 PSPICE、 System View、 Electronic Workbench、 Matlab、 PCAD 、 PADS、 CADSTAR、 CSiEDA 等。人們也利用了電子技術(shù)以及相關(guān)的知識解決了一些實際問題。 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 第 2章 總體方案設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容與要求 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我選擇的題目是數(shù)字式競賽搶答器，設(shè)計的具體內(nèi)容與要求如下： 1． 搶答器同時供 8 名選手或 8 個代表隊比賽，分別用 8 個按鈕 S2 ～ S9表示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 6． 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示 00。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 圖 21 數(shù)字搶答器框圖 搶答按鈕 鈕 搶 答按 鈕 優(yōu)先編碼電路 鎖存器 譯碼電路 譯碼顯示 報警電路 控制電路 秒 脈 沖 產(chǎn)生電路 顯示電路 譯碼電路 定時電路 主體電路 擴展電路 主持人 控制開關(guān) 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 第 3章 單元電路的設(shè)計及參數(shù)計算 單元電路的設(shè)計 搶答器電路 搶答器 電路如圖 31 所示。此外， Q1＝ 1， 使 74LS148 的 EI＝1，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入?？深A(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計 數(shù)器 74LS192 進行設(shè)計，具體電路如圖 32 所示。其中 555 構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 為： ? ?? ?1420 CRRf ??? 其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。 （ 3） 當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作 。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門 G2 的輸出 0?EI ，使 74LS148 處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能 （ 1） 的要求。 集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報 警電路及發(fā)聲的時間。 本章小結(jié) 本章主要根據(jù)設(shè)計的總體方案設(shè)計出了搶答器的總體方框圖，再對方框圖的各個組成部分進行分別介紹，特別是 詳細介紹了各單元電路的工作原理及參考電路，如搶答器電路、可預(yù)制時間的定時電路、報警電路和時序控制電路。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。當(dāng)輸入信號自 6 腳輸入大于 2/3VCC 時，觸發(fā)器復(fù)位， 3 腳輸出為低電平，放電管T 導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號自 2 腳輸入并低于 1/3VCC 時，觸發(fā)器置位， 3 腳輸出高電平，放電管截止。其功能見表 31。 當(dāng) CR 為低電平， LD 為高電平時，執(zhí)行計數(shù)功能。不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當(dāng)幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對優(yōu)先權(quán)最高的一個進行編碼。 GS 為片選優(yōu)先編碼輸出端，當(dāng) EI 為 0，且至少有一個輸入端有編碼請求（即邏輯 0）時， GS 為0，表明編碼處于工作狀態(tài)，否則為 1。如果不顯示無效位上的十進制數(shù)“ 0”時，則“動態(tài)滅零”輸入端（ RBI）必須輸入低電平。 輸 入 輸 出 功能或 十進制數(shù) LT R B I A3 A2 A1 A0 R B OBI / a b c d e f g R B OBI / ( 滅燈 ) LT ( 試燈 ) R B I ( 動態(tài)滅零 ) 0 1 0 0 0 0 0 0( 輸入 ) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 數(shù)碼顯示譯碼器 LED 數(shù)碼管是七段發(fā)光二極管，是目前最常用的數(shù)字顯示器，分為共陰極和共陽極兩種，本設(shè)計采用的是共陰極數(shù)碼管，其外形見圖 45(a)所示，圖 45(b)為共陰管的電路。 a b c d e f g h a b c d a f b e f g h g e c d ( a ) 外形圖 ( b) 共陰極 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 以 A0、 A A A3 表示顯示譯碼器輸入的 BCD 碼，以 a～ g 表示輸出的七位二進制代碼，并規(guī)定用 1 表示數(shù)碼管中線段的點亮狀態(tài)，用 0 表示線段的熄滅狀態(tài)。 適當(dāng)選擇定時元件。 74121 管腳圖及功能表 圖 46 74121 管腳圖 圖中： CEXT： 外接電容端 Q：正脈沖輸出端 Q ： 負脈沖輸出端 REXT/ CEXT ： 外接電阻 /電容端 RINT： 內(nèi)電阻端 B：正觸發(fā)輸入端 A A2 ：負觸發(fā)輸入端 哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 表 46 74121 功能表 表中： H－高電平 L－低電平 X－任意 ↑－低到高電平跳變 ↓－高到低電平跳變 －一個高電平脈沖 －一個低電平脈沖 本章小結(jié) 本章主要詳細介紹了電路組成部分的各種元器件的功能和作用，列出了各種芯片的引腳圖及功能表，能更好的理解各部分電路的工作過程，也有助于我們將來進行其它設(shè)計。原理圖設(shè)計只是從原理上給出了電氣連接關(guān)系，其功能的最后實現(xiàn)依賴于 PCB 板的設(shè)計，因為制板時只需要向制板廠商送去 PCB 圖，而不是原理圖。該軟件從多方面改進和完善了 Protel DXP 版本，使其具有更高的穩(wěn)定性、增強的圖形功能和超強的用戶界面。 Protel 2021 已經(jīng)具備了當(dāng)今所有先進的電路輔助設(shè)計軟件的優(yōu)點，能進行任何從概念到成形的板卡設(shè)計，而不受設(shè)計規(guī)格和復(fù)雜程度的束縛。在這個環(huán)境中， 所謂的原理圖編輯，就是電子電路的原理圖設(shè)計，使通過原理圖編輯器來實現(xiàn)的，原理圖編輯器為用戶提供高速、智能的原理圖編輯手段，由它生成的原理圖文件為印刷電路板的制作做準備工作。不斷發(fā)展的PCB 技術(shù)使電子產(chǎn)品設(shè)計和裝配走向標(biāo)準化、規(guī)?；C械化和自動化，還使電子產(chǎn)品體積減小，成本降低，可靠性、穩(wěn)定性提高，裝配，維修變得簡單等。 3． 為自動錫焊提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。一般， PCB 的設(shè)計不像電路原理設(shè)計那樣需要嚴謹?shù)睦碚摵途_的計算，而只有一些基本設(shè)計原則和技巧，因此，在設(shè)計中具有很大的靈 活性和離散性。如果電路比較復(fù)雜，需繪制幾張圖，則應(yīng)把主電路圖畫在同一張圖紙上，而把一些比較獨立或次要的部分畫在另外 的圖紙哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 上，并在圖的斷口兩端做上標(biāo)記，標(biāo)出信號從一張圖到另一張圖的引出點和引入點，以說明各圖紙在電路連線間的關(guān)系。 3． 圖形符號要標(biāo)準，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注 。 通常連接線可以水平布置或垂直布置，一般不畫斜線。 印制電路板設(shè)計的基本原則 印制電路板上元器件的布局、走線的質(zhì)量對電路板的抗干擾能力影響很大，所以在設(shè)計印制電路板時必須遵守一般的規(guī)則。 ◆帶強電的元器件與其他元器件的距離應(yīng)盡量遠，并布置在調(diào)試時手不易碰到的地方。 ◆各元器件之間應(yīng)盡量平行擺放，以減小元器件之間的分布參數(shù)，且顯得美觀大方。 ◆銅箔導(dǎo)線拐彎時，一般取 45 度走向或圓弧形。 ◆在高頻元器件周圍盡量采用包地技術(shù)，用柵格狀的銅箔網(wǎng)，以起到屏蔽作用。 ◆ 對于抗干擾能力弱、關(guān)斷時電流變化大的原件和 RAM、 ROM 等存儲元件，應(yīng)該在電源線和地線之間直接接入去耦電容。 本章首先介紹了印制電路板設(shè)計的相關(guān)知識，之后根據(jù)設(shè)計的基本規(guī)則繪制出了 PCB 板圖。目前廣泛應(yīng)用的是手工裝配焊接方法。 移開焊錫 當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。 （ 2）焊料合格。 （ 2）保持合適的溫度 如果為了縮短加熱時間而采用高溫電烙鐵焊小焊點，則會帶來另一方面的問題：焊錫絲中的助焊劑沒有足夠的時間在被焊面上漫流而過早揮發(fā)失效；焊料溶化速度過快影響助焊劑作用 的發(fā)揮；由于溫度過高雖加熱時間短也會造成過熱現(xiàn)象。 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試及測試方法 電路圖設(shè)計結(jié)束之后的任務(wù)就是要進行整個系統(tǒng)的組裝 及調(diào)試，這是設(shè)計成功與否的檢驗，因此這部分也至關(guān)重要。測試方法是： 檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求 。 2． 設(shè)計題目所要求的在主持人，選手，倒計時到零時揚聲器的響聲是最棘手的問題，通過多次對電路的改進，上機仿真以及接線調(diào)試，我利用 74LS121 來驅(qū)動揚聲器，從而實現(xiàn)此要求。 本章小結(jié) 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試是設(shè)計的最后階段。 在此過程中雖然遇到了很多問題，如在實現(xiàn)第一信號鑒別時選擇何種器件，用 Protel Dxp 繪制原理圖時找不到相應(yīng)的元件庫等，但是在老師的指導(dǎo)下這些問題都得