数字电子线路课程设计报告.docx
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数字电子线路课程设计报告
报告评分
批改老师
物理与电子信息科学系
《数字电子线路课程设计报告》
---“数字时钟设计”
专业电子信息科学与技术专业
班级09级电信二班
学生姓名郑哲
学号09120232
指导教师杨利容
提交日期2011年11月28日
目录
1．设计要求及设计方案.................................................................1
1.1设计要求....................................................................2
1.2设计方案................................................................3
2．模块设计及protues仿真...................................................4
2.1显示电路....................................................................5
2.2译码器74LS48................................................................6
2.3计数器74LS90......................................................................7
2.4时钟电路.....................................................................................
2.5按键复位电路.................................................................................
2.6电路仿真效果.....................................................................................................
3．protel原理图和PCB焊接线路设计...............................................9
3.1protel原理图设计............................................................................9
3.2protelPCB焊接电路设计..................................................................9
4．元件清单.............................................................................................10
5．电路焊接.............................................................................................10
6．设计总结..............................................................................................12
参考文献...............................................................................................12
1.设计要求及设计方案
1.1设计要求
（1）设计一个数字时钟，由四个数码管显示。
（2）第一个数码管显示1/10秒，以十循环技术；第二和第三个数码管显示秒，以六十循环计数；第四个数码管显示分，以十循环计数。
（3）以555为中心作时钟电路，为计数电路产生时钟信号。
（4）具有一个独立按键，控制整个电路的清零。
1.2设计方案
（1）方案比较
方案一：
方案二：
方案一电路简单可行，方案二电路虽然实现功能更多，但考虑到所用芯片众多，电路庞大，无法在一块万用板上实现。
故最终选用既可以实现设计要求，又切实可行的方案一。
（2）总体方框图
电路总体方框图如下，整个电路可以分为四个大的部分。
显示部分，由四个数码管显示，电路选用数码管显示，连接简单；译码部分，采用74LS48芯片对电路进行译码；技术部分，采用74LS90和74LS92连接作为计数器；时钟电路，用555定时器产生1kHz方波，再又74LS90分频为计数器提供时钟信号。
图1总体方框图
2.模块设计及protues仿真
2.1显示电路
（1）显示模块有数码管完成，数码管有共阴和共阳两种，其内部结构图如图1。
当a,b,c,d,e,f,g给相应的高低电平的时，数码管就对应显示各种数字，从而达到显示的作用。
图2数码管结构图
（2）本电路采用共阴数码管，公共端接330Ω电阻限流，对数码管进行保护。
图3显示电路图
2.2译码器74LS48
译码器74LS48有三个使能控制端，四个信号输入端口，八个信号输出端口，其真值表如下图所示。
电路连接如下图，3、4、5脚直接接高电平，开使能，使74LS48处于正常的译码状态。
A,B,C,D接计数器的输出端口，QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG分别接数码管a,b,c,d,e,f,g端口。
2.3计数电路
本电路中主要使用数字芯片74LS90作为计数器，功能表如下：
其对应输出的两种编码8421和5421如下图所示
在秒计数中，为了得到一个60进制的计数器，我们还用到了74LS92，功能表如下
74LS92为12进制计数器，编码图如下，我们发现Q3计数方式是6进制的，所以我们用Q3作为秒计数的高位。
2.3.1十分之一秒
信号由14脚CKA输入，CKB接Q0，构成输出为8421编码的计数器。
由Q3作为进位信号，使整个电路构成一个10进制的计数器。
2.3.2秒计数器
秒计数器有74LS92和74LS90构成60进制计数器，74LS90的Q3作为74LS92的进位信号，再把92的QC做为整个秒计数的进位。
2.3.3十分钟计数器
分计数在整个电路中设计为十分钟循环计数，所以这个电路也是设计为十进制计数器，电路连接和十分之一秒计数电路相同，电路连接如下图。
2.4时钟电路
（1）时钟由555定时器产生
由555定时器构成的1KHZ的自激振荡器，其原理是0.7（2R3+R4+R5）C4=1ms，f=1/t=1KHZ。
计时是10HZ的脉冲才是1/10S计一次数，所以需要分频才能得到10HZ的脉冲，如图所示电路，是两个用十进制计数器74LS90串联而成的分频器，分频原理是在74LS90的输出端子中，从低位输入10个脉冲才从高位输出1个脉冲，这样一片74LS90就可以起十分频的作用，两个74LS90串联就构成了百分频的电路，输出的便是10HZ的信号，从而达到目的。
555产生的方波，经两个74LS90两次十分频后输出给计数电路。
电路连接如下
2.5按键复位电路
按键复位电路接在了每一块计数芯片的清零端，但没有按键按下的时候，计数器正常计数，当有按键按下的时候给R0
（1）、R0
（2）两个清零端一个高电平，使四个计数芯片全部清零，从而数码管显示也为零。
3.protel原理图和PCB焊接线路设计
3.1protel原理图设计
在电路仿真完成之后，进行了protel的原理图设计，最终设计图如下：
3.2protelPCB焊接电路设计
根据protel原理图，对pcb进行了布局，然后走线，最终图如下：
4.元件清单
元器件
封装
个数
74LS48
DIP
4
74LS90
DIP
5
74LS92
DIP
1
555
DIP
1
数码管
DIP
4
插座
40p
2
插座
14p
6
插座
16p
4
按键
1
电阻
330Ω
4
电位器
20k
1
电阻
5.1k
1
电容
103
1
电容
1uf/16v
1
电阻
820Ω
1
5.电路焊接
1.在万能板上粘贴一张白纸，根据电路板上圆孔的位置在白纸上一一对应进行打孔。
2.先对整个电路进行布局，然后按1：
1的比例将电路图画在板子上。
有铜圈的一面为焊接面，无铜圈的一面为元件面。
按照电路的整体布局及电路图将元件从无铜圈面一一插入。
3.使用电烙铁焊接时将其加热到350℃，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧慢慢靠近，然后迅速将电烙铁向上挪开。
用导线焊接时，用老虎钳将导线皮去除，在露出的导线表面先放进已融入焊锡的松香中涂上一层锡丝，以便于焊接。
依照电路图将元件一一焊接起来。
补充：
焊接时的注意事项
1.长期放置不用的元件和板子，在焊接时要砂纸或是镊子先将其表层的氧化膜去掉。
2.焊接时电烙铁的温度不宜太高也不能太低，应将之调整到一个适宜的温度（350℃左右）。
3.电路图的绘制要美观、元件的布局应均匀。
4.需要焊的点和相交的线在图中应用圆点标出，不相交的特殊两根相邻线应用飞线进行区别分开。
飞线必须从元件面穿过，以防止与焊接面短路的现象。
5.布局中三端稳压器应与电容有一定大的空间，防止电容发热时对稳压器造成影响。
6.元件引脚一般不能安置在电路主线上（特殊情况除外）。
7.焊接时应注意区分电容、二极管等器件的正负极。
切勿接反。
⑧焊接事要细心，焊点尽量美光，要像圆锥形状。
导线不可相交，要走直线，不可弯弯曲曲的。
8.电烙铁在不适用的时候要将其温度调至最低，以保证其使用寿命。
电路调试
1.根据原理图，用万用表测量焊接面和元件面。
用万用表的蜂鸣档判断是否短路或通路，线路各支路是否相通。
若是有明亮的蜂鸣声则表明线路是连通的，若无，则表示电路未连通，出现断路现象。
a.测元件面，主要测是否通路。
在测试时，忽略焊接面，直接在元件面进行测试。
首先测试中间那条长横线，从头到尾进行测试，中间接点无需再进行测试。
然后再分别测试每条竖线通不通路。
b.测焊接面，主要测是否短路。
测相邻但不相交的两根线之间是否短路，听蜂鸣器是否鸣叫，叫则表示短路。
6.设计总结
经过了大概一个学期的数电课程设计，我学到了很多，感触更多。
实践与理论的差距让人可以抓狂，理论分析和仿真都是浮云啊！
制作之前很轻松的完成了电路设计和要求的仿真，一切进展顺利，但是等到实物制作的时候，问题层出不穷，有些低级错误，像有虚焊、有些元器件选型时候没有选对啊，等等。
同时，突然之间发现要求很多都达不到，自信心很受打击，有时候拿着板子不知道怎么办了，特别是在调试多次之后仍然问题很多，感觉能力很有限制，但是和组里成员交流之后却豁然开朗了很多。
有时候为了一个几个问题，纠结很久很久，所以求助于其他人不断完善设计，在大部分问题解决之后，感觉又轻松愉快了很多。
所以呢，有时候在自己冥思苦想不得其果的时候，交流仍然独具魅力，成员之间的交流和合作是不可多得的宝贵经验啊！
虽然我们的实物最终仍有缺陷，但已然没有当初的那种浮躁的感觉了，在电子设计制作的过程中肯定有这样那样的复杂问题，但这些都不应该羁绊我们的学习步伐，进步是缓慢的，不足是常有的，淡定是必须的。
大家加油！
参考文献
[1]李中发主编.数字电子技术.北京：
中国水利水电出版社，2001.7.97—192.
[2]康华光主编.电子技术基础.数字部分.北京：
高等教育出版社，2006.1.137—286.
[3]赵志刚，吴海彬编著.ProtelDXP使用教程.清华出版社,北京交通大学出版社.2004.11
[4]电子发烧友网站：
10进制与6进制计数原理
[5]彭介华主编.电子技术课程指导.北京：
高等教育出版社，2008.4.2—32
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