【正文】 6 7 9 1 5 14 74L S 14 8 5 4 3 2 1 13 12 1 1 1 0 ( a ) 引腳排列圖 ( b) 邏輯功能示意圖 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 4。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。 注 3：當(dāng)“動(dòng)態(tài)滅零”輸入端（ RBI）和數(shù)據(jù)輸入端 A0、 A A A3 均為低電平，而試燈輸入端（ LT）為高電平，則所有字段被熄滅，動(dòng)態(tài)輸出（ RBO）進(jìn)入低電平（相應(yīng)條件）。 輸 入 輸 出 功能或 十進(jìn)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(dòng)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(yuǎn)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(yáng)極兩種，本設(shè)計(jì)采用的是共陰極數(shù)碼管，其外形見(jiàn)圖 45(a)所示，圖 45(b)為共陰管的電路。小型數(shù)碼管（ 寸和 寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為 2～ ，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在 5～ 10mA。 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(xiàn)段的點(diǎn)亮狀態(tài)，用 0 表示線(xiàn)段的熄滅狀態(tài)。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 的工作原理 74121 為具有施密特觸發(fā)器輸入的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 ,它有兩個(gè)負(fù)跳沿觸發(fā)輸入和 一個(gè)可作為禁止輸入使用的正跳沿觸發(fā)輸入，它可提供互補(bǔ)的輸出脈沖。 適當(dāng)選擇定時(shí)元件。如不接定時(shí)元件（ RINT 引腳接 VCC，而使 CEXT 和 REXT/ CEXT 引腳開(kāi)路），輸出脈沖寬度一般可達(dá) 30ns 或 35ns，可以作直接耦合觸發(fā)復(fù)位信號(hào)使用。 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)。另 外還介紹了 LED 數(shù)碼管的工作原理。原理圖設(shè)計(jì)只是從原理上給出了電氣連接關(guān)系，其功能的最后實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于 PCB 板的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹瓢鍟r(shí)只需要向制板廠商送去 PCB 圖，而不是原理圖。首先對(duì) Protel 2021 做一下簡(jiǎn)要介紹 。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(hù)界面。 Protel 2021 幾乎將所有的電子設(shè)計(jì)工具集成在單個(gè)應(yīng)用程序中。 Protel 2021 已經(jīng)具備了當(dāng)今所有先進(jìn)的電路輔助設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)點(diǎn)，能進(jìn)行任何從概念到成形的板卡設(shè)計(jì)，而不受設(shè)計(jì)規(guī)格和復(fù)雜程度的束縛。 Protel 2021 從功能上可分為以下幾部分：電子電路原理圖（ SCH）設(shè)計(jì)，電子電路原理圖（ SCH）仿真、印刷電路板（ PCB）設(shè)計(jì)、電子電路實(shí)現(xiàn)前后的信號(hào)完整性分析和可編程邏輯器件（ FPGA）設(shè)計(jì)等。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(hù)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。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 印制電路板的設(shè)計(jì) 借助計(jì)算機(jī)對(duì)印刷電路板進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工工藝，它不僅可以使底圖更整潔、標(biāo)準(zhǔn)，而且可徹底解決手工布線(xiàn)印刷導(dǎo)線(xiàn)不能過(guò)細(xì)和較窄的間隙不易布線(xiàn)等問(wèn)題，同時(shí)可徹底解決多層焊盤(pán)嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng) 問(wèn)題。不斷發(fā)展的PCB 技術(shù)使電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；C(jī)械化和自動(dòng)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(jiǎn)單等。它在電子設(shè)備中有如下功能： 1． 提供集成電路等各種元器件固定、裝配的機(jī)械支撐。 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。 PCB 的設(shè)計(jì)是整機(jī)工藝設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。一般， PCB 的設(shè)計(jì)不像電路原理設(shè)計(jì)那樣需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摵途_的計(jì)算，而只有一些基本設(shè)計(jì)原則和技巧，因此，在設(shè)計(jì)中具有很大的靈 活性和離散性。 原理圖的設(shè)計(jì)規(guī)則 在繪制原理圖時(shí)應(yīng)遵守的規(guī)則如下： 1． 要注意布局合理、排列均勻、圖面清晰、便于看圖以及有利于對(duì)圖的理解和閱讀 。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(xiàn)間的關(guān)系。 2． 注意信號(hào)的流向 。 3． 圖形符號(hào)要標(biāo)準(zhǔn)，圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注 。除中、大規(guī)模期間外，其余元器件符號(hào)應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。 通常連接線(xiàn)可以水平布置或垂直布置，一般不畫(huà)斜線(xiàn)。根據(jù)需要，可以在連接線(xiàn)上加注信號(hào)名或其他標(biāo)記，表示其功能或去向。 印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則 印制電路板上元器件的布局、走線(xiàn)的質(zhì)量對(duì)電路板的抗干擾能力影響很大，所以在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)必須遵守一般的規(guī)則。 ◆模擬電路通道應(yīng)該與數(shù)字電路分開(kāi)布設(shè)，不能混亂的放置在一起。 ◆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。熱敏元器件要考慮安裝散熱片。 ◆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。 ◆輸入、輸出端導(dǎo)線(xiàn)都應(yīng)該盡量避免平行布置，以免發(fā)生反饋耦合。 ◆銅箔導(dǎo)線(xiàn)拐彎時(shí)，一般取 45 度走向或圓弧形。 ◆只要條件許可，應(yīng)盡量加粗電源線(xiàn)，同時(shí)使電源線(xiàn)、地址與其他導(dǎo)線(xiàn)的走向一致，這 樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 ◆在高頻元器件周?chē)M量采用包地技術(shù)，用柵格狀的銅箔網(wǎng)，以起到屏蔽作用。 去耦電容的配置 在安放去耦電容時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ◆在印制電路板的電源輸入端跨接 47uF 左右的電解電容，如果體積允許的話(huà)，電容量大一些則更好。 ◆ 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(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入去耦電容。 PCB 板圖的設(shè)計(jì) 該 PCB 板的設(shè)計(jì)我用的是 Protel DXP 這個(gè)工具軟件，根據(jù)以上設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)出了原理圖的 PCB 板，其元器件擺放及頂層、底層布線(xiàn)見(jiàn)附錄C、附錄 D、附錄 E 所示。 本章首先介紹了印制電路板設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，之后根據(jù)設(shè)計(jì)的基本規(guī)則繪制出了 PCB 板圖。這里的焊接就是按電路工作原理，用一定的工藝方法連接成電子裝置。目前廣泛應(yīng)用的是手工裝配焊接方法。 加熱焊件 將烙鐵頭接觸焊接點(diǎn)，首先要注意保持烙鐵頭加熱焊件各部分，例如印制板上引線(xiàn)和焊盤(pán)都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側(cè)面或邊緣部分接觸熱熔量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。 移開(kāi)焊錫 當(dāng)熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開(kāi)。的 方法。 （ 2）焊料合格。 手工錫焊的操作要點(diǎn) （ 1）掌握好加熱時(shí)間 加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)影響焊點(diǎn)結(jié)合層的厚度、印刷版外形、元器件性能、助焊劑的正常發(fā)揮等。 （ 2）保持合適的溫度 如果為了縮短加熱時(shí)間而采用高溫電烙鐵焊小焊點(diǎn)，則會(huì)帶來(lái)另一方面的問(wèn)題：焊錫絲中的助焊劑沒(méi)有足夠的時(shí)間在被焊面上漫流而過(guò)早揮發(fā)失效；焊料溶化速度過(guò)快影響助焊劑作用 的發(fā)揮；由于溫度過(guò)高雖加熱時(shí)間短也會(huì)造成過(guò)熱現(xiàn)象。理想狀態(tài)是較低的溫度下縮短加熱時(shí)間，盡管這是矛盾的，但在實(shí)際操作中可以通過(guò)操作手法獲得令人滿(mǎn)意的解決方法。 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。 完成定時(shí)搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。測(cè)試方法是： 檢查電路各部分的功能，使其滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 。 哈爾濱理工大學(xué)遠(yuǎn)東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 組裝與調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法 在 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題： 1． 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先遇到的問(wèn)題是如何把選手的編號(hào)鎖存起來(lái)。 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(xiàn)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。把 3 節(jié)干電池制成 伏電壓源，又用萬(wàn)用表逐點(diǎn) 排查，原來(lái)有虛焊的點(diǎn)。 本章小結(jié) 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試是設(shè)計(jì)的最后階段。介紹了系統(tǒng)的調(diào)試方法及在調(diào)試時(shí)遇到的問(wèn)題及解決辦法。 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。 最后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的組裝與調(diào)試，驗(yàn)證出實(shí)物基本符合設(shè)計(jì)方