【正文】 deDPYAB CDEFGa b c d e f gDPdpdpD P 212J 3 5D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819CLK11CLR17 4 L S 2 7 3 (1 )Q012Q19Q28Q311M S 16M S 27M R 12M R 23C L K 014C L K 11A17 4 L S 9 0Q012Q19Q28Q311M S 16M S 27M R 12M R 23C L K 014C L K 11A27 4 L S 9 012456A 3 A7 4 L S 2 0GND GND 11 PCB 圖 第五章 電路設(shè)計(jì)與 調(diào)試總結(jié) 電路設(shè)計(jì)說明 本電路為汽車速度顯示及超速報(bào)警器，從電路設(shè)計(jì)、制作電路板到電路調(diào)試全部由作者在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成，總共花了兩周多的時(shí)間，主要是用數(shù)字電路有關(guān)知識來設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中主要用到了 PROTEL99 軟件及 EWB 仿真軟件。由于用 555 定時(shí)器來構(gòu)成多諧振蕩器以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號，其產(chǎn)生的信號不夠穩(wěn)定，以至在速度不變時(shí)數(shù)據(jù)顯示也會(huì)發(fā)生變化以及 速度發(fā)生變化時(shí)數(shù)據(jù)顯示也沒有按規(guī)律變化，如果換用晶體振蕩器產(chǎn)生的信號再經(jīng)分頻器分頻后的信號作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號，數(shù)碼管顯示波動(dòng)會(huì)較小。 本電路因?yàn)闀r(shí)基信號不穩(wěn)定問題而使電路沒有達(dá)到預(yù)期要求，但是從始至終都是自己在參考相關(guān)資料的基礎(chǔ)上分析設(shè)計(jì)并不斷對電路進(jìn)行優(yōu)化 12 電路設(shè)計(jì)總結(jié) 任何電路的設(shè)計(jì)都要經(jīng)過大體的描繪與分割，將整個(gè)電路分成幾個(gè)小的相對獨(dú)立的電路，再對各個(gè)電路加以分析，運(yùn)用有關(guān)知識先進(jìn)行試探性的設(shè)計(jì)，之后對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行全面分析，加以改進(jìn)，感覺成功時(shí)就用相關(guān)防真軟件進(jìn)行電路防真。當(dāng)各個(gè)部分的電 路都能實(shí)現(xiàn)其該實(shí)現(xiàn)的功能時(shí)，綜合電路功能對電路設(shè)計(jì)的要求和有關(guān)電路設(shè)計(jì)知識，將所有各個(gè)電路通過一定的連接方式連到一起，構(gòu)成整體的最終電路。然后，如有可能再對整個(gè)電路進(jìn)行防真，若不成功，則一級一級的查找失敗原因并加以改進(jìn)。一般來說，用防真軟件防真不成功的電路，硬件電路不會(huì)成功的，而用軟件防真能成功的電路，硬件電路不一定能夠成功，但經(jīng)防真成功了的電路，在硬件調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的問題也較少，而且問題一般不大，較容易進(jìn)行改進(jìn)，直至調(diào)試成功。 本電路可以先將整個(gè)電路分成以下幾個(gè)部分來獨(dú)立設(shè)計(jì)：時(shí)基電路及 100 分頻器、邏輯控制 電路、信號接收及整形電路、計(jì)數(shù)器電路、鎖存器電路和譯碼顯示器。電路的核心部分為時(shí)基電路、邏輯控制電路、計(jì)數(shù)器、顯示器，設(shè)計(jì)時(shí)先獨(dú)立將這些電路設(shè)計(jì)并防真，在每個(gè)電路都能實(shí)現(xiàn)其特定功能時(shí)，再將所有電路連接到一起，構(gòu)成所需要的電路。本電路要用到可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，而防真軟件 EWB 里面沒有這個(gè)芯片，用 555 定時(shí)器來構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其變化時(shí)間很慢，幾乎按微妙來變化，這給防真帶來的極大的障礙。所以不能對整個(gè)電路進(jìn)行防真，只能對各個(gè)獨(dú)立電路進(jìn)行防真，幸運(yùn)的是，硬件電路出現(xiàn)的問題比較少，而且容易查找原因并加以改正。 電路調(diào)試總結(jié) 由于本電路相對較為復(fù)雜，所用芯片較多，尤其是沒有接近現(xiàn)成的電路可參考，所有 電路都要自己參考一些資料后設(shè)計(jì)出來的，并且有些電路不能對其進(jìn)行防真，電路可靠性不高，這就需要經(jīng)不斷反復(fù)研究，設(shè)計(jì)出最理想的電路。 制作本電路時(shí)，沒有考慮到 555 定時(shí)器產(chǎn)生頻率較低信號時(shí)穩(wěn)定性不好，所以在調(diào)試電路時(shí)只好將與 555定時(shí)器一起構(gòu)成多諧振蕩器的電容電阻值改小，以得到頻率較高的信號，再經(jīng) 100 分頻器分頻后得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號。在調(diào)試整形電路對輸入信號進(jìn)行整形時(shí)，發(fā)現(xiàn)整形后的信號比輸入信號頻率高，剛開始以為是 555 芯片壞了，之后換了一片確認(rèn)沒有問題的芯片，但是還是出現(xiàn)此問題，當(dāng)將輸入信號頻率調(diào)高時(shí)不再出現(xiàn)此問題，經(jīng)反復(fù)調(diào)試后發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入信號頻率低于 100Hz 時(shí)就會(huì)出現(xiàn)此問題，而輸入信號頻率高于 100Hz 時(shí)不再出現(xiàn)此問題。之后試探性的在輸入端串接一個(gè) 的電容，發(fā)現(xiàn)就算輸入信號頻率低于 100Hz 也不會(huì)再出現(xiàn)此問題，作者認(rèn)為這個(gè)問題是由于當(dāng)輸入信號頻率低時(shí)容易受干擾引起的。 本電路出現(xiàn)最大的問題是當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度不變或者變化很小時(shí)，顯示器卻發(fā)生較大的變動(dòng)，這是不允許的。經(jīng)過不斷的分析，作者認(rèn)為這是由于 555 定時(shí)器 構(gòu)成的多諧振蕩器 13 產(chǎn)生的信號經(jīng) 100 分頻器分頻后得到的信號高電平持續(xù)時(shí)間發(fā)生變化，以至速度不變時(shí)，計(jì)數(shù)器持續(xù)計(jì)數(shù)的時(shí)間不同，因此顯示器顯示會(huì)發(fā)生變化。如果換用能產(chǎn)生穩(wěn)定信號的晶體振蕩器并經(jīng)分頻器分頻后得到的信號作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號，相信這個(gè)問題會(huì)得到解決。 14 謝 辭 在電路制作 過程中，得到了許多老師和同學(xué)的幫助，使我能夠順利完成本次實(shí)訓(xùn)， 在電路調(diào)試中能夠順利找出電路調(diào)試失敗原因并能夠很快進(jìn)行改正，在此對他們的幫助表示衷心的感謝。在制作電路板及 PCB 打印時(shí)得到了一些同學(xué)的幫助，在此也一并對他 們的幫助表示感謝。 15 主要參考文獻(xiàn)： [1]江國強(qiáng) .現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [2]江國強(qiáng) .現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [3]謝自美 .電子線路設(shè)計(jì) .武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021