【正文】 在此過(guò)程中雖然遇到了很多問(wèn)題，如在實(shí)現(xiàn)第一信號(hào)鑒別時(shí)選擇何種器件，用 Protel Dxp 繪制原理圖時(shí)找不到相應(yīng)的元件庫(kù)等，但是在老師的指導(dǎo)下這些問(wèn)題都得到了解決。 2． 設(shè)計(jì)題目所要求的在主持人，選手，倒計(jì)時(shí)到零時(shí)揚(yáng)聲器的響聲是最棘手的問(wèn)題，通過(guò)多次對(duì)電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真以及接線調(diào)試，我利用 74LS121 來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，從而實(shí)現(xiàn)此要求。 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試及測(cè)試方法 電路圖設(shè)計(jì)結(jié)束之后的任務(wù)就是要進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的組裝 及調(diào)試，這是設(shè)計(jì)成功與否的檢驗(yàn)，因此這部分也至關(guān)重要。 （ 2）焊料合格。目前廣泛應(yīng)用的是手工裝配焊接方法。 ◆ 對(duì)于抗干擾能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的原件和 RAM、 ROM 等存儲(chǔ)元件，應(yīng)該在電源線和地線之間直接接入去耦電容。 ◆銅箔導(dǎo)線拐彎時(shí)，一般取 45 度走向或圓弧形。 ◆帶強(qiáng)電的元器件與其他元器件的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，并布置在調(diào)試時(shí)手不易碰到的地方。 通常連接線可以水平布置或垂直布置，一般不畫(huà)斜線。如果電路比較復(fù)雜，需繪制幾張圖，則應(yīng)把主電路圖畫(huà)在同一張圖紙上，而把一些比較獨(dú)立或次要的部分畫(huà)在另外 的圖紙哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)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(hào)從一張圖到另一張圖的引出點(diǎn)和引入點(diǎn)，以說(shuō)明各圖紙?jiān)陔娐愤B線間的關(guān)系。 3． 為自動(dòng)錫焊提供阻焊圖形，為元器件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。在這個(gè)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(jì)，使通過(guò)原理圖編輯器來(lái)實(shí)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(zhǔn)備工作。該軟件從多方面改進(jìn)和完善了 Protel DXP 版本，使其具有更高的穩(wěn)定性、增強(qiáng)的圖形功能和超強(qiáng)的用戶界面。 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(fù)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(fù)觸發(fā)輸入端 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)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(gè)高電平脈沖 －一個(gè)低電平脈沖 本章小結(jié) 本章主要詳細(xì)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(guò)程，也有助于我們將來(lái)進(jìn)行其它設(shè)計(jì)。 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(yuǎn)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(jìn)制代碼，并規(guī)定用 1 表示數(shù)碼管中線段的點(diǎn)亮狀態(tài)，用 0 表示線段的熄滅狀態(tài)。如果不顯示無(wú)效位上的十進(jìn)制數(shù)“ 0”時(shí)，則“動(dòng)態(tài)滅零”輸入端（ RBI）必須輸入低電平。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)，當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，只對(duì)優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)行編碼。其功能見(jiàn)表 31。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。 集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74LS121 用于控制報(bào) 警電路及發(fā)聲的時(shí)間。 （ 3） 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作 。可預(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì) 數(shù)器 74LS192 進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖 32 所示。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)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(bào)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(shí)電路 主體電路 擴(kuò)展電路 主持人 控制開(kāi)關(guān) 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 第 3章 單元電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 單元電路的設(shè)計(jì) 搶答器電路 搶答器 電路如圖 31 所示。 6． 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示 00。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我選擇的題目是數(shù)字式競(jìng)賽搶答器，設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容與要求如下： 1． 搶答器同時(shí)供 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用 8 個(gè)按鈕 S2 ～ S9表示。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。 If the fixed time has already arrived, no man robs, this time robbing an answer invalid, the system warns and forbid to rob an answer. Pass by wiring, welding, and adjusting the digital rob an answer machine is pleted after the design of the electric circ Keywords rob an answer machine。 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。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。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。如 ： 智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作。 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）。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)。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。 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 。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。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。 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。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)。其功能見(jiàn)表 43。 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)。輸出脈沖寬度可以變化于 40ns 和 28s 之間。 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)。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。 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 。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。 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) 。 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。 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。 ◆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。 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。 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。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。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)。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。 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。 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。 焊接好電路板后進(jìn)行測(cè)試。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。 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)。 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。 ◆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。 ◆電位器、可變電容等元器件應(yīng)布置在便于調(diào)試的地方。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。 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。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。 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）。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)。 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)。 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。 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。 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。 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。 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)。 總體電路圖 根據(jù)各單元電路運(yùn)用 Protel 2021 繪制出了總體電路圖，見(jiàn)附錄 B 所示。 圖 34 的工作原理是： 主持人控制開(kāi)關(guān)從“清除”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，來(lái)自圖 21 中的 74LS279 的輸出 Q1=