电气制图及CAD实验报告文档格式.docx
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59的计时功能,并在控制电路的作用下实现快速校分,清零,自动报时等功能。
2、实验器件介绍
主要芯片引脚图及功能表
CD4511译码器
图CD4511译码器引脚图
表CD4511译码器功能表
输入
输出
LT
BI
LE
D4
D3
D2
D1
g
f
e
d
c
b
a
字符
测灯
×
1
8
灭零
消隐
锁存
显示LE=0→1时数据
译码
2
3
4
5
6
7
CD4518计数器
图CD4518BCD码计数器引脚图
表CD4518BCD码计数器功能表:
CR
CP
EN
Q3
Q2
Q1
Q0
清零
计数
↑
BCD码加法计数
保持
↓
CD4040分频器
图CD4040分频器引脚图
NE555定时器
图NE555定时器引脚图
表NE555定时器功能表
(引脚4)
Vi1(引脚6)
Vi2(引脚2)
VO(引脚3)
>
2/3Vcc
1/3Vcc
<
2/3Vcc
不变
74LS74D触发器
图74LS74D触发器引脚图
表74LS74D触发器功能表
D
置“1”
送“0”
送“1”
不允许
不确定
74LS00双四与非门
图74LS00双四与非门引脚图
74LS20四入双与非门
图74LS20四入双与非门引脚图
74LS21四入双与门
图74LS21四入双与门引脚图
3、电路设计及结果
数字秒表原理图
数字秒表PCB板布线图
数字秒表PCB板3D图
电子计时器设计原理
、各部分电路解析
、脉冲发生电路
脉冲发生电路即为电子计时器产生脉冲的电路,本文采用NE555振荡器和CD4040分频器产生实验所需要的脉冲信号频率其中:
f0=[(R1+2R2)C]=R1=1KΩ,R2=3KΩ,C=0,047uF。
12
CD4040的最大分频系数是2,即Q12=f0/2=1Hz(理论值为,每小时慢秒),从Q12可以输出1Hz,从Q11可以输出2Hz,从Q6可以输出500Hz,从Q7可以输出1kHz。
Multisim仿真电路如图1:
图1
、计时电路
本文采用二—十进制加法计数器CD4518来实现来实现计时电路。
CD4518时一种常用的8421BCD码加法计数器。
每一片CD4518集成电路中集成了两个相互独立的计数器,正好作为计时器的分位(00—59)与秒位(00-59)的计数。
当清零端输入1,EN端为1且CP端输入时钟信号。
其输出端Q3Q2Q1Q0输出从0000到1001(即十进制中的0到9)的循环。
所以当使用其作为分和秒的个位进行计数时不需对其进行反馈清零,而用其进行分和秒的十位计数时,需要在Q3Q2Q1Q0输出0110时(即十进制中的6),对其进行清零(因为CD4518是异步清零)。
Multisim仿真电路如图2:
(由于截图限制,只截下了部分电路,下同)
图2
、译码显示电路
本文选用CD4511数码管驱动芯片,将计数电路产生的即使信号转化为数码管的显示信号。
此处数码管选用共阴双字显示器,来自计数电路的信号通过译码器CD4511,为了避免电路中的电流过大而烧坏电路,本实验中在数码管的每一个显示输入端加上了限流电阻(约330欧姆)。
Multisim仿真电路如图3:
(同上,只截下分位电路)
图3
、报时电路
记蜂鸣器的符号为W,根据报时要求实现三低一高整点报时(59分53秒、59分55秒、59分57秒低声报时,59分59秒高声报时)。
得到报时电路的表达式如下:
W=59′53″*f3+59′55″*f3+59′57″*f3+59′59″*f4
=59′53″(2″*f3+4″*f3+6″*f3+8″*f4)
本模块中采用74LS00、74LS20、74LS21、蜂鸣器的组合产生了需要的电路。
Multisim仿真电路如图4:
图4
、控制电路
、校分电路
为了快速对计时器进行调时,并且检测的电路报时功能。
在该电子计时器中设计了快速较分电路。
校分电路要实现的功能为:
当开关打到“0”时,计数器能够正常计数;
当开关打到“1”时,分计数器输入2Hz的脉冲实现快速的计数,调整分位的显示,而秒位则保持不变。
考虑到事件情况中容易出现抖动的现象,电路中引入了D触发器,由于D触发器的输出端只在时钟的上升沿变化,而其他时刻保持上一次的电平,很好的实现了防抖动的功能。
相对应的在清零电路中也可以采用同样的方式解决抖动的问题。
图5
、清零电路
考虑到电子计数器功能的完整性,应该具备在任意时刻将计时器复位的功能,因此设计了清零电路,来实现这一功能。
因为前面74LS74还有一端没有用着,正好可以利用剩余的部分接到开关上来实现同步清零。
(实际连接中发现,此处可以不设置防抖动电路)(此处由于截图不变略去,见总图6)
、整体电路及PCB板
、电子计时器multisim模拟仿真电路
由于软件的原因部分元器件的符号与实际芯片有所差异,对部分进行了等效替代,但是实现了相同的功能,因此验证了实验电路的正确性。
原理图见图6:
图6
、电子计时器Protel原理图
图7
、电子计时器PCB板布线图
图8
、电子计时器PCB板3D图
图9
4、实验总结
本课程为期三个礼拜,在实验的过程中,尽管由于社会实践等原因最终的实验没有做好充足的准备,但是,整个的实验过程。
整个关于CAD制图的细节基本了解到了。
绘图的过程中遇到了一个不小的麻烦,由于元器件数量比数字秒表明显增加,使得导入PCB之后令人眼花缭乱,无从下手。
为了兼顾布局的美观与线路的清晰简洁。
我决定按照原理图的布局进行PCB板布局,再通过细微部分的调节尽量缩小板子的尺寸。
板子尺寸的缩小给后期的布线增加了工作量,经过反反复复很多次的尝试之后,我选择了自动布线。
但是效果并不理想,因此我又在这基础上,对部分线路进行了调整,得到了一个较为理想的线路图。
完成整体布局与布线之后,我由在PCB板上增加了“泪滴”效果,对焊盘附近的线路进行了加粗。
为了方式电流过大烧坏电路,之后又将电源与地线进行了加粗。
通过本课程的课堂教学和实验操作,我学会了Protel的一些基本操作方法但要熟练掌握这款软件,我知道自己很有很多的不足,还需要更多的实践训练。
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