數(shù)字電路交通信號(hào)燈設(shè)計(jì).doc

武夷學(xué)院課程設(shè)計(jì)WuYi University數(shù)電課程設(shè)計(jì) 題 目： 兩路交通燈設(shè)計(jì) 院 系： 電子工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電信（2）班 學(xué) 號(hào)： 20094082041 學(xué)生姓名： 周磊 指導(dǎo)教師： 范有機(jī)摘 要 本文主要對(duì)此次數(shù)電開放實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)性報(bào)告，羅列了電路的電路原理與流程圖、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接與調(diào)試。對(duì)于出現(xiàn)的問題進(jìn)行解釋說明其一系列后續(xù)工作的介紹。Abstract In this paper, the number of power open to this experiment summary report, a list of the circuit schematic and flow diagram, hardware design, welding and debugging. For the problems to explain a series of follow-up work on its introduction.1緒論42硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1設(shè)計(jì)要求及電路流程圖42.1.1設(shè)計(jì)要求42.1.2電路流程圖52.2單元電路設(shè)計(jì)52.2.2交通等狀態(tài)顯示設(shè)計(jì)82.2.3秒信號(hào)設(shè)計(jì)92.2.4置數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)113制板焊接與調(diào)試1431制板14311PCB圖的制作143.1.2電路板的制作153.2焊接163.2.1準(zhǔn)備工作163.2.2實(shí)際焊接163.3電路調(diào)試1631.1準(zhǔn)備工作1631.2具體調(diào)試1733.1故障分析174改進(jìn)與創(chuàng)新175原器件清單186參考文獻(xiàn)18總結(jié)19附錄20兩路交通燈設(shè)計(jì)1緒論交通信號(hào)燈與我們的生活緊密相連，設(shè)計(jì)交通燈不僅具有實(shí)用性,還加深了本人對(duì)數(shù)字電路理論知識(shí)的理解。通過這次動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，死板的課本知識(shí)就融入到動(dòng)手能力中去了。 數(shù)字電路是一門發(fā)展迅速，實(shí)踐性很強(qiáng)的電子技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程。由于數(shù)字電子技術(shù)具有很強(qiáng)的靈活性，我們的日常生活已經(jīng)越來越離不開它了。用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路?，F(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成。邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元。存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)二值數(shù)據(jù)的數(shù)字電路。從整體上看，數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類。數(shù)字電路的發(fā)展與模擬電路一樣經(jīng)歷了由電子管、半導(dǎo)體分立器件到集成電路等幾個(gè)時(shí)代。但其發(fā)展比模擬電路發(fā)展的更快。從60年代開始，數(shù)字集成器件以雙極型工藝制成了小規(guī)模邏輯器件。隨后發(fā)展到中規(guī)模邏輯器件；70年代末，微處理器的出現(xiàn)，使數(shù)字集成電路的性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。由于數(shù)字電路技術(shù)的邏輯性很強(qiáng)，用它來設(shè)計(jì)交通燈的控制系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)。只要數(shù)字集成塊在一定范圍內(nèi)輸入，都能得到確定的輸出，調(diào)試起來也比較容，電路的工作狀態(tài)會(huì)比較穩(wěn)定。這次的設(shè)計(jì)就是通過一些基本的數(shù)字芯片組合來實(shí)現(xiàn)對(duì)十字路口交通等的六個(gè)不同信號(hào)燈的控制，另外還加以倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示。以做到十字路口信號(hào)燈的仿真模型，這個(gè)電路的設(shè)計(jì)看似較為復(fù)雜，其實(shí)就是一些基本的數(shù)字電路組成。只要將整個(gè)電路的基本方向確定下來，畫出電路流程圖，在對(duì)各項(xiàng)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，一步步突破，最后進(jìn)行整理總結(jié)。2硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求及電路流程圖2.1.1設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮實(shí)用、經(jīng)濟(jì)并滿足性能指標(biāo)要求；2. 必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)課題； 3. 合理選用元器件； 4. 按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)并提交設(shè)計(jì)報(bào)告。 2.1.2電路流程圖根據(jù)實(shí)際的交通信號(hào)燈，設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈信號(hào)控制器。甲、乙車道交替通行，甲車道每次放行25秒，乙車道放行25秒，綠燈亮表示通行，紅燈表示停止。每次綠燈變紅時(shí)黃燈先亮5秒。該交通燈控制系統(tǒng)的組成框圖如下圖2-1所示。狀態(tài)控制器主要記錄交通燈的工作狀態(tài)，通狀過狀態(tài)譯碼器點(diǎn)亮相應(yīng)狀態(tài)的信號(hào)燈，秒信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生整個(gè)定時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間脈沖，通過減法計(jì)數(shù)器對(duì)秒脈沖減計(jì)數(shù)，達(dá)到每一種工作狀態(tài)持續(xù)時(shí)間。減法計(jì)數(shù)器的減進(jìn)位脈沖使?fàn)顟B(tài)控制器完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)減進(jìn)位根據(jù)系統(tǒng)下一個(gè)工作狀態(tài)決定下一次減計(jì)數(shù)的初始值。減法計(jì)數(shù)器的狀態(tài)由bcd譯碼器譯碼，數(shù)碼管顯示。圖2-1電路流程圖2.2單元電路設(shè)計(jì)22.1狀態(tài)控制器設(shè)計(jì)根據(jù)電路流程圖，各信號(hào)燈工作順序流程如2-2圖，信號(hào)燈四種不同狀態(tài)分別用S0（甲車道綠燈亮，乙車道紅燈亮），S1(甲車道黃燈亮，乙車道還是紅燈)，S2（甲車道紅燈亮，乙車道綠燈亮），S3（甲車道還紅燈亮，乙車道黃燈亮）表示，其狀態(tài)編碼及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖2-3所示。 圖2-2信號(hào)燈流程 圖2-3信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)上述流程圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，我們可以用一個(gè)兩位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，如74160，再用一個(gè)3線8線譯碼器74138譯碼器與顯示電路相連。電路圖如下。圖2-4狀態(tài)譯碼器電路圖其中74160的CLK接受來自減法計(jì)數(shù)器的借位輸出，74138的Y0、Y1、Y2、Y3去置數(shù)和控制信號(hào)燈的狀態(tài)。當(dāng)減法計(jì)數(shù)器高位同時(shí)出現(xiàn)借位時(shí)就會(huì)給clk一個(gè)脈沖，由于減計(jì)數(shù)器借位輸出為低電平，而160需要高電平觸發(fā)。所以加一個(gè)非門可以構(gòu)成四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。經(jīng)過74138譯碼后控制交通燈的狀態(tài)變化以及置數(shù)的變化，從而控制整個(gè)系統(tǒng)，其中74160的QC端經(jīng)過一個(gè)非門接其置數(shù)端，當(dāng)QC為1時(shí)，計(jì)數(shù)器置數(shù)回到0，從而控制電路的狀態(tài)循環(huán)，同時(shí)QA，QB的變化經(jīng)過譯碼器74138后控制整個(gè)電路及交通燈的循環(huán)。74LS160芯片介紹:74LS160 是一個(gè)具有異步清零、同步置數(shù)、可以保持狀態(tài)不變的十進(jìn)制上升沿計(jì)數(shù)器 ,管腳圖如2-5。只有當(dāng) EP、ET 均為高電平時(shí)160才能正常工作。CLR為清零端。表2-1為160功能表圖2-5芯片160管腳圖表2-1芯片160功能表2.2.2交通等狀態(tài)顯示設(shè)計(jì)整個(gè)交通燈狀態(tài)分為四部分，真值表與狀態(tài)如表2-2。橫縱向干道的紅、黃、綠信號(hào)燈主要由狀態(tài)控制器輸出決定。用1表示燈亮。用0表示燈不亮。表2-2交通信號(hào)燈真值表由真值表可知各信號(hào)燈的邏輯函數(shù)表達(dá)式為：G=/Y0 Y=/Y1R=/Y2+/Y3=/(Y2Y3) g=/Y2 y=/Y3r=/Y0+/Y1=/(Y0Y1) 可畫出交通燈信號(hào)控制圖，如圖2-6所示。圖2-6顯示部分原理圖由于譯碼器輸出是低有效，所以在另一端接+5V高電平。這樣就可以很好的控制交通燈的顯示。74LS138芯片介紹：圖2-7為74138管腳圖。74LS138 為3 線8 線譯碼器，當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器 圖2-7芯片138管腳圖表2-3 138功能表無論從邏輯圖還是功能表我們都可以看到74LS138的八個(gè)輸出引腳，任何時(shí)刻要么全為高電平1芯片處于不工作狀態(tài)，要么只有一個(gè)為低電平0，其余7個(gè)輸出引腳全為高電平1。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況，說明該芯片已經(jīng)損壞。2.2.3秒信號(hào)設(shè)計(jì)其中秒信號(hào)發(fā)生器由555定時(shí)器及電容、電阻、電感組成，是一個(gè)典型的施密特觸單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)發(fā)器。無需輸入，自激震蕩產(chǎn)生方波。只需控制兩個(gè)電阻和電容的大小來控制占空比來控制方波的頻率。R6、C2組成一個(gè)串聯(lián)RC充放電路，在NE555的7管腳上輸出一個(gè)方波信號(hào)，C2上得到一個(gè)三角波，此三角波送到NE555的2腳輸入端。由NE555內(nèi)部的比較器和門電路共同作用，維持7腳上的方波信號(hào)和3腳上的輸出方波圖2-8秒信號(hào)發(fā)生器 NE555芯片介紹：NE555雖然從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在有四十多年，功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前可直接的代用。NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈沖信號(hào)。圖2-9芯片555管腳圖2.2.4置數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)表2-4顯示部分真值表交通燈定時(shí)顯示真值表74138狀態(tài)輸出74192輸入端口DCBADCBADCBADCBAY0=0OO100101OO110000Y1=0OOOOO1O1OOOOO1O1Y2=0OO110000OO100101Y3=0OOOOO1O1OOOOO1O1根據(jù)以上的設(shè)計(jì)，交通燈控制系統(tǒng)要有一個(gè)能自動(dòng)裝入不同定時(shí)時(shí)間的定時(shí)器，以完成甲車道25秒，5秒，30秒，乙車道30秒，25秒，5秒的定時(shí)任務(wù)。該定時(shí)器由2片74192構(gòu)成的二位十進(jìn)制可預(yù)置數(shù)減法計(jì)數(shù)器完成；時(shí)間狀態(tài)由帶譯碼器的led數(shù)碼管對(duì)減法計(jì)數(shù)器進(jìn)行譯碼顯示；預(yù)置到減法計(jì)數(shù)器的時(shí)間常數(shù)，通過狀態(tài)控制電路的譯碼器74138的輸出端Y0、Y1、Y2、Y3。當(dāng)狀態(tài)控制器74160的輸出QAQB=00時(shí)經(jīng)過譯碼器74138后此時(shí)的輸出為Y0Y1Y2Y3=0111，經(jīng)過非門以后變成Y0Y1Y2Y3=1000此時(shí)只有Y0對(duì)置數(shù)有效，同理，狀態(tài)控制器狀態(tài)變化時(shí)，置數(shù)也跟著變化，而狀態(tài)控制器的脈沖恰好來自減法計(jì)數(shù)器的借位端，這樣就形成了置數(shù)的循環(huán)控制。實(shí)現(xiàn)了交通的定時(shí)循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)過門電路控制兩個(gè)置數(shù)電路。再經(jīng)過一個(gè)鎖存器使電路置數(shù)信號(hào)在時(shí)序上與脈沖信號(hào)一致。十位的信號(hào)也由門電路給出的脈沖控制。而不是個(gè)位的借位輸出信號(hào)。初始狀態(tài)則需要進(jìn)行強(qiáng)制寫入。 其實(shí)交通的定時(shí)系統(tǒng)分為4部，甲車道為25秒、5秒、30秒、0秒，對(duì)應(yīng)乙車道為30秒、0秒、25秒、5秒。正好用譯碼器的四個(gè)輸出端Y0Y1Y2Y3來控制，因?yàn)閅0Y1Y2Y3為低有效所以經(jīng)過非門后 只有其中一個(gè)端口有效置數(shù)，真值表可以簡單的畫成表2-4的模式。 由真值表可以得出東西向十位：D=0，C=0，B=（Y0*Y2），A=Y2 個(gè)位：D=B=0，C=A=Y2 南北向十位：D=0，C=0，B=（Y0*Y2），A=Y0 個(gè)位：D=B=0，C=A=Y0 根據(jù)真值表可以得出置數(shù)控制系統(tǒng)的連接方式，原理圖如下。圖2-10置數(shù)控制部分原理圖74LS192芯片介紹：其中p0 p1 p2 p3置數(shù)并行數(shù)據(jù)輸入；Q0、Q1、Q2、Q3計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出；MR清零端；LD置數(shù)端；TUu-加法計(jì)數(shù)CP輸入;TCd減法計(jì)數(shù)CP輸入；CO進(jìn)位輸出端；BO借位輸出端。加減控制方式：控制信號(hào)為1時(shí)加計(jì)數(shù)，為 0時(shí)減計(jì)數(shù)。雙時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘從CP+端輸入時(shí)加計(jì)數(shù)，從CP-端輸入時(shí)減計(jì)數(shù)。預(yù)置功能：所謂預(yù)置，就是控制端 =0時(shí)，使計(jì)數(shù)器的狀態(tài)變成設(shè)定的外部輸入常數(shù)，即QDQCQBQA=DCBA（輸入數(shù)據(jù)）。 圖2-11芯片192管腳圖 同步預(yù)置方式： =0且下一個(gè)時(shí)鐘有效邊沿到來時(shí)完成預(yù)置。異步預(yù)置方式： =0后立即預(yù)置數(shù)據(jù)送入各觸發(fā)器，與CP無關(guān)。復(fù)位功能：所謂復(fù)位，就是從復(fù)位端輸入有效信號(hào)后，計(jì)數(shù)器恢復(fù)成初始狀態(tài)（全0或某個(gè)常數(shù)）。同步復(fù)位方式：用復(fù)位信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)CP配合完成。異步復(fù)位方式：用復(fù)位信號(hào)直接完成，與CP無關(guān)。時(shí)鐘邊沿選擇：同步計(jì)數(shù)器一般用上升沿觸發(fā)，異步計(jì)數(shù)器一般用下降沿觸發(fā)。有的同步計(jì)數(shù)器有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，既可用上升沿觸發(fā)，也可用下降沿觸發(fā)。其它功能：計(jì)數(shù)器滿模值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出CO信號(hào)或借位輸出BO信號(hào)，作為標(biāo)志信號(hào)或進(jìn)位功能擴(kuò)展。計(jì)數(shù)控制輸入端（P、T），用來控制計(jì)數(shù)器是否計(jì)數(shù)。多片計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)時(shí)，可控制各級(jí)計(jì)數(shù)器的工作。下表為其功能表表2-5芯片192功能表74LS47芯片介紹：74LS47的輸入端是四位二進(jìn)制信號(hào)(8421BCD碼)，a、b、c、d、e、f、g是七段譯碼器的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，高電平有效。可直接驅(qū)動(dòng)共陰極七段數(shù)碼管， 是使能端，起輔助控制作用。下圖是47芯片的功能表。圖2-12芯片47管腳圖表2-6芯片47功能表使能端的作用如下：(1) LT是試燈輸入端，當(dāng) LT=0， BI=1時(shí)，不管其它輸入是什么狀態(tài)，ag七段全亮；(2)BI靜態(tài)滅燈輸入 ，當(dāng) BI=0，不論其它輸入狀態(tài)如何，ag均為0，顯示管熄滅；(3)RBI動(dòng)態(tài)滅零輸入 ，當(dāng) LT=1， RBI=0時(shí)，如果 A3A2A1A0（ABCD）=0000時(shí)，ag均為各段熄滅；(4) RBO動(dòng)態(tài)滅零輸出 ，它與滅燈輸入BI 共用一個(gè)引出端。當(dāng) 在動(dòng)態(tài)滅零時(shí)輸出才為0。片間與 RBI配合，可用于熄滅多位數(shù)字前后所不需要顯示的零。3制板焊接與調(diào)試31制板311PCB圖的制作 一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備-PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-PCB布局-布線-布線優(yōu)化和絲印-網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查-制版。 第一：前期準(zhǔn)備。這包括準(zhǔn)備元件庫和原理圖。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一塊好的板子，除了要設(shè)計(jì)好原理之外，還要畫得好。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之前，首先要準(zhǔn)備好原理圖SCH的元件庫和PCB的元件庫。元件庫可以用peotel自帶的庫，但一般情況下很難找到合適的，最好是自己根據(jù)所選器件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸資料自己做元件庫。原則上先做PCB的元件庫，再做SCH的元件庫。PCB的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝；SCH的元件庫要求相對(duì)比較松，只要注意定義好管腳屬性和與PCB元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系就行。PS：注意標(biāo)準(zhǔn)庫中的隱藏管腳。之后就是原理圖的設(shè)計(jì)，做好后就準(zhǔn)備開始做PCB設(shè)計(jì)了。 第二：PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項(xiàng)機(jī)械定位，在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境下繪制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域（如螺絲孔周圍多大范圍屬于非布線區(qū)域）。需要特別注意，在放置元器件時(shí)，一定要考慮元器件的實(shí)際尺寸大?。ㄋ济娣e和高度）、元器件之間的相對(duì)位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性同時(shí)，應(yīng)該在保證上面原則能夠體現(xiàn)的 前提下，適當(dāng)修改器件的擺放，使之整齊美觀，如同樣的器件要擺放整齊、方向一致，不能擺得“錯(cuò)落有致”。這個(gè)步驟關(guān)系到板子整體形象和下一步布線的難易程度，所以一點(diǎn)要花大力氣去考慮。布局時(shí)，對(duì)不太肯定的地方可以先作初步布線，充分考慮。 圖2-11： PCB制版圖3.1.2電路板的制作1、打印電路板。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來，注意滑的一面面向自己，一般打印兩張電路板，即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。2、熱轉(zhuǎn)印電路板。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對(duì)齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)，放入時(shí)一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯(cuò)位。一般來說經(jīng)過2-3次轉(zhuǎn)印，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印機(jī)事先就已經(jīng)預(yù)熱，溫度設(shè)定在160-200攝氏度，由于溫度很高，操作時(shí)注意安全！3、腐蝕線路板,回流焊機(jī)。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整，若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補(bǔ)。然后就可以腐蝕了，等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時(shí)，將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈，這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水，比例為1：2：3，在配制腐蝕液時(shí)，先放水，再加濃鹽酸、濃雙氧水，若操作時(shí)濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要及時(shí)用清水清洗，由于要使用強(qiáng)腐蝕性溶液，操作時(shí)一定注意安全！4、線路板鉆孔。線路板上是要插入電子元件的，所以就要對(duì)線路板鉆孔了。依據(jù)電子元件管腳的粗細(xì)選擇不同的鉆針，在使用鉆機(jī)鉆孔時(shí)，線路板一定要按穩(wěn)，鉆機(jī)速度不能開的過慢，操作鉆機(jī)還是比較簡單的，只要細(xì)心就能完成得很好。但是一定要注意安全。5、線路板預(yù)處理。鉆孔完后，用細(xì)砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉，用清水把線路板清洗干凈。水干后，用松香水涂在有線路的一面，只需薄薄的一層，不光防止線路被氧化，同時(shí)松香也是很好的助焊劑，一般來說，線路板表面松香水會(huì)在24小時(shí)內(nèi)凝固，為加快松香凝固，我們用熱風(fēng)機(jī)加熱線路板，只需2-3分鐘松香就能凝固。熱風(fēng)機(jī)溫度高達(dá)300度，使用時(shí)不能把出風(fēng)口朝向易燃物、人和小動(dòng)物，要求安全第一！3.2焊接3.2.1準(zhǔn)備工作1、按照原理圖，到老師領(lǐng)取所需的元器件，不要缺少小的元器件如電阻、電容等體積小的元器件。2、測驗(yàn)芯片，按照各芯片的功能測試芯片是否能正常工作，不能工作的要及時(shí)向老師調(diào)換。3、排版、接線，首先，根據(jù)仿真圖上各器件的位置，排好所要用的芯片，注意盡可能的排得合理，稀松，因?yàn)槲覀兯玫男酒灏逑葘?duì)比較小的，且電路比較復(fù)雜。第二，接線時(shí)應(yīng)該一個(gè)一個(gè)模塊接，接好后依次檢查，切忌接完所有電路時(shí)在檢查，那樣一旦接錯(cuò)檢查就非常困難。3.2.2實(shí)際焊接1分立元件一般不用焊，管腳有引線可以固定。然后用焊錫絲焊接，焊接時(shí)間應(yīng)該小于3秒，如果沒焊好，等一會(huì)再焊。要不然，容易造成電路板的損壞。2、電烙鐵溫度以1秒左右能融化焊錫為最佳。然后用尖的鑷子夾元件并擺好位置，烙鐵頭上有焊錫，不用特意保留。3、用烙鐵頭同時(shí)接觸元件的焊點(diǎn)和電路板的焊盤，看到PCB的焊盤焊錫融化即可。再焊接另一頭。如果覺得焊錫不足可以補(bǔ)。3.3電路調(diào)試31.1準(zhǔn)備工作1、連線是否正確 檢查電路連線是否正確，包括錯(cuò)線、少線和多線。查線的方法通常有兩種。 a. 按照電路圖檢查安裝的線路 這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)電路圖連線，按一定順序逐一檢查安裝好的線路。由此，可比較容易查出錯(cuò)線和少線。 b. 按照實(shí)際線路來對(duì)照原理電路進(jìn)行查線 這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件（包括器件）引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)引腳的去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬用表“1”擋，或數(shù)字式萬用表“擋”的蜂鳴器來測量，而且直接測量元、器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。2、 元、器件安裝情況 檢查元、器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容極性等是否連接有誤。3 、電源供電（包括極性）、信號(hào)源連線是否正確 檢查直流極性是否正確，信號(hào)線是否連接正確。4、 電源端對(duì)地是否存在短路 在通電前，斷開一根電源線，用萬用表檢查電源端對(duì)地是否存在短路。檢查直流穩(wěn)壓電源對(duì)地是否短路。若電路經(jīng)過上述檢查，并確認(rèn)無誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。31.2具體調(diào)試1、通電觀察：通電后不要急于測量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無異?，F(xiàn)象，例如有無冒煙現(xiàn)象，有無異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。2、如無上述現(xiàn)象，觀察電路的輸出現(xiàn)象，與預(yù)期現(xiàn)象作比較，如不同則斷電檢查原理圖和PCB圖有無錯(cuò)誤。然后檢查電路的焊接是否出現(xiàn)問題如短路等。33.1故障分析故障一：在做仿真時(shí)，完全按照真值表畫置數(shù)顯示電路圖，畫好后發(fā)現(xiàn)，理論上該顯示25秒，30秒，5秒的，卻顯示15秒，20秒，5秒。高位普遍小1。而低位正常。 分析：可能是同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74192置數(shù)進(jìn)位時(shí)，在仿真軟件中與實(shí)際存在差距。這時(shí)只要把真值表高位加1 ，如把25置成35，把30置數(shù)成40，再連電路圖則可得到想要的結(jié)果。注意在連接實(shí)物圖時(shí)又要改過來。 故障二：在連接好電路圖后發(fā)現(xiàn)，所置的數(shù)并不是所要的數(shù)，計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)到0后，便不動(dòng)了 ， 分析：可能是減法計(jì)數(shù)器的置數(shù)連接錯(cuò)誤，且與借位端相連的控制狀態(tài)電路端接觸不好。仿真軟件與實(shí)際存在差異，如實(shí)際中當(dāng)某個(gè)芯片的管腳懸空時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為高電平1。在我們所用的仿真軟件EWB512中卻默認(rèn)為0。這就直接影響置數(shù)的結(jié)果。以及高有效的控制端。4改進(jìn)與創(chuàng)新根據(jù)我的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅黃綠燈依次按設(shè)計(jì)的時(shí)間閃亮，但是實(shí)際應(yīng)用中的交通燈卻是黃燈閃爍的。為了達(dá)到真正的交通燈仿真，我覺得黃燈的點(diǎn)亮方式還可以改進(jìn)。如果將黃燈的接電源的一端通過一定的與非門的邏輯組合接到NE555的3管腳上，由于555輸出的是秒脈沖，電壓變化是0V與5V以一秒為周期交替出現(xiàn)。正好符合我們對(duì)電壓的要求。經(jīng)過我的改進(jìn)后，我設(shè)計(jì)的交通燈就達(dá)到很高程度的仿真了。雖然現(xiàn)階段這個(gè)設(shè)計(jì)沒有投入實(shí)際的可能，但是為我以后的設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5原器件清單表5-1元件名稱元件用途數(shù)量bcd-七段譯碼器顯示管驅(qū)動(dòng)2電阻330連接發(fā)光二極管20電阻80K、60K確定秒脈沖時(shí)間110K組成復(fù)位電路1電容確定秒脈沖時(shí)間3同步可逆計(jì)數(shù)器192組成置數(shù)系統(tǒng)2可預(yù)置bcd計(jì)數(shù)器160交通燈狀態(tài)顯示13-8線譯碼器138控制發(fā)光二極管1六倒相器74ls04組合邏輯電路12輸入四與門74ls08組合邏輯電路12輸入四或門74ls32組合邏輯電路1黃色發(fā)光二極管模擬黃燈2綠色發(fā)光二極管模擬綠燈2紅色發(fā)光二極管模擬紅燈2共陽極顯示管顯示倒計(jì)時(shí)2NE555構(gòu)成秒脈沖16參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（閻石 編 第五版）電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐（姚福安 編）電子設(shè)計(jì)線路與應(yīng)用（臧春華 編）電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（陳大欽 編 第二版）電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)（徐磊 楊錚 主編 第二版）電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（歷雅萍、易映萍編）電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) （彭介華、主編高等教育出版社）電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試（ 謝自美主編 華中理工出版社）數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（湖南人文科技學(xué)院通信與控制工程系鐘明生主編）電子技術(shù)應(yīng)用技能技巧叢書（柳淳主編）電子制作技能與技巧中國電力出版社電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分（第五版）（華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編 康華光主編 高等教育出版社 2005）電子技術(shù)基礎(chǔ)：數(shù)字部分（第五版）（華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組編 康華光主編 高等教育出版社 2005）電子元器件與電子實(shí)習(xí)(馬全喜主編 李曉慧 何懷明副主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)（湖南大學(xué) 彭介華主編 高等教育出版社 1997） 總結(jié)一個(gè)星期過去了，意味著開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目結(jié)束，在這次實(shí)習(xí)中我學(xué)到，得到很多東西，課程設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),通過自己的親身體驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)，分析和解決操作過程中所遇到的種種問題,鍛煉自己的動(dòng)手能力和實(shí)際分析問題的能力，在這次的設(shè)計(jì)中我對(duì)此深有體會(huì)。 在拿到這個(gè)課題的時(shí)候大腦中一片空白，毫無頭緒，雖然我們?cè)谏蠈W(xué)期學(xué)習(xí)了模擬電子技術(shù)，在這學(xué)期學(xué)了數(shù)字電子技術(shù)，然而在拿到這個(gè)課題的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐的區(qū)別，后來在老師的提示下，有了大概的設(shè)計(jì)思路，在書本上翻閱了每個(gè)設(shè)計(jì)所需要的芯片，明白及懂得每片芯片的作用及各個(gè)引腳的功能！接著和同學(xué)交流學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)出電路圖并通過EWB軟件進(jìn)行仿真，經(jīng)過幾天的努力，不斷的修改與完善后終于得到了一個(gè)方案，雖然這個(gè)方案不是最佳的但是也是通過自己調(diào)試出來的，完成了PCB緊接著就是接線了，在這次課程設(shè)計(jì)中，這項(xiàng)工作是最難的。最開始是測試器件的好壞，驗(yàn)證器件沒問題后就按圖