基于LED的數(shù)字鐘制作與設(shè)計(jì)

1、基于基于LEDLED的數(shù)字鐘制作與設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘制作與設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目通過對(duì)本項(xiàng)目通過對(duì)LED數(shù)字鐘的制作與設(shè)計(jì)，在基本技能數(shù)字鐘的制作與設(shè)計(jì)，在基本技能教學(xué)中要求熟悉安裝、調(diào)試、排除故障的過程；掌握電路教學(xué)中要求熟悉安裝、調(diào)試、排除故障的過程；掌握電路圖的識(shí)讀和元器件的識(shí)別；重點(diǎn)掌握集成電路的使用方法圖的識(shí)讀和元器件的識(shí)別；重點(diǎn)掌握集成電路的使用方法及檢測(cè)手段；在基本知識(shí)教學(xué)中要求更好地、系統(tǒng)地掌握及檢測(cè)手段；在基本知識(shí)教學(xué)中要求更好地、系統(tǒng)地掌握和理解數(shù)字電路基本理論的基礎(chǔ)；進(jìn)一步理解模擬電路與和理解數(shù)字電路基本理論的基礎(chǔ)；進(jìn)一步理解模擬電路與數(shù)字電路之間的聯(lián)系；重點(diǎn)理解時(shí)基電路、分頻器數(shù)字電路

2、之間的聯(lián)系；重點(diǎn)理解時(shí)基電路、分頻器/計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路的基本原理。譯碼顯示電路的基本原理。技能目標(biāo)技能目標(biāo) 掌握集成電路的使用方法及檢測(cè)手段掌握集成電路的使用方法及檢測(cè)手段 能識(shí)別元器件，并且能使用萬用表檢查數(shù)能識(shí)別元器件，并且能使用萬用表檢查數(shù) 字鐘的元器件，可以完成組裝任務(wù)字鐘的元器件，可以完成組裝任務(wù) 掌握基本讀圖、能調(diào)試、排除故障等基本掌握基本讀圖、能調(diào)試、排除故障等基本 技能技能技技能能目目標(biāo)標(biāo)知知識(shí)識(shí)目目標(biāo)標(biāo)知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 了解了解LEDLED數(shù)字鐘的組成數(shù)字鐘的組成 熟悉熟悉LEDLED數(shù)字鐘的電路原理數(shù)字鐘的電路原理 理解數(shù)字電子鐘的電路原理理解數(shù)字電子鐘的電路原

3、理制制作作設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)制作與設(shè)計(jì)要求制作與設(shè)計(jì)要求 學(xué)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法學(xué)習(xí)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法 掌握數(shù)字鐘的技術(shù)參數(shù)調(diào)試掌握數(shù)字鐘的技術(shù)參數(shù)調(diào)試 研究數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法；數(shù)字鐘印制電路研究數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法；數(shù)字鐘印制電路 板圖的設(shè)計(jì)板圖的設(shè)計(jì) 掌握數(shù)字鐘的制作原理，并學(xué)會(huì)分析各單元電路掌握數(shù)字鐘的制作原理，并學(xué)會(huì)分析各單元電路 掌握頻率計(jì)的調(diào)試與測(cè)量方法，熟練掌握雙蹤示掌握頻率計(jì)的調(diào)試與測(cè)量方法，熟練掌握雙蹤示 波器、邏輯筆的使用方法波器、邏輯筆的使用方法 了解高頻電子電路的一般設(shè)計(jì)方法了解高頻電子電路的一般設(shè)計(jì)方法任務(wù)一任務(wù)一數(shù)字鐘元器件的識(shí)別與選用數(shù)字鐘元器件的識(shí)別與選用制作LED數(shù)字

4、鐘，所選用元器件如表表6-16-1所示。 任務(wù)二任務(wù)二使用萬用表檢測(cè)元器件使用萬用表檢測(cè)元器件（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu) 常見數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大體分為兩類，一類是共陰極，另一類是共陽極。圖圖6-16-1（a a）外形圖、圖圖6-16-1（b b）共陰極圖、圖圖6-16-1（c c）共陽極圖所示。圖圖6-26-2（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）、（）、（d d）所示的四例均為共陰極接法。10腳的數(shù)碼管引腳分為上下排列和左右排列兩種，14腳為左右排列。16、18腳的為兩位數(shù)碼管，常見型號(hào)有：TR32151、2BS2461A，引腳為上下排列。操作操作1 數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試(2

5、)測(cè)試 1)測(cè)量數(shù)碼管的正反向電阻值。同測(cè)試普通半導(dǎo)體二極管一樣。注意：萬用表應(yīng)放在R10k擋，因?yàn)镽1k擋測(cè)不出數(shù)碼管的正反向電阻值，如圖圖6-36-3所示。對(duì)于共陰極的數(shù)碼管，紅表筆接數(shù)碼管的“-”，黑表筆分別接其他各腳。測(cè)共陽極的數(shù)碼管時(shí)，黑表筆接數(shù)碼管的VDD，紅表筆接其他各腳。操作操作1 數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試 2）用電池和萬用表檢測(cè)數(shù)碼管的筆端。用兩節(jié)二號(hào)電池串聯(lián)，對(duì)于共陰極的數(shù)碼管，電池的負(fù)極接數(shù)碼管的“-”，電池的正極分別接其他各腳。對(duì)于共陽極的數(shù)碼管，電池的正極接數(shù)碼管的VDD，電池的負(fù)極分別接其他各腳，看各段是否點(diǎn)亮，如圖圖6-46-4所示。對(duì)于不明型號(hào)不

6、知引腳排列的數(shù)碼管，用第一種方法找到共用點(diǎn)，用第二種方法測(cè)試出各筆段ag、DP、H等。同理，萬用表和穩(wěn)壓電源也可以檢測(cè)數(shù)碼管的筆端。操作操作1 數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試數(shù)碼管引腳排列與測(cè)試 在制作之前，應(yīng)對(duì)所有的器件做事先檢測(cè)，關(guān)于電阻和電容的檢測(cè)可用萬用表很容易檢測(cè)，但對(duì)于CMOS數(shù)字集成電路來說，僅憑萬用表直接測(cè)量是不能完全判斷其好壞的，在安裝前一般只對(duì)電源引腳測(cè)量是否有短路，如圖圖6-56-5所示。當(dāng)黑表筆接集成電路的16腳位（電源正極），紅表筆接8腳（電源負(fù)極）位，用萬用表R1k擋測(cè)量時(shí)，表指針基本不動(dòng)，如圖圖6-56-5（a a）所示。將紅表筆調(diào)換測(cè)量，萬用表上一般會(huì)有一定的阻值顯示，如

7、圖圖6-56-5（b b）所示，其值的大小視不同型號(hào)的數(shù)字集成電路而不同。圖圖6-56-5測(cè)量指示的數(shù)值為CD4060電源端正、反向電阻值。操作操作2 檢測(cè)集成電路檢測(cè)集成電路（1）雙面印制板的結(jié)構(gòu) 普通雙面印制板使用雙面板敷銅板材料，用于雙面電路成為一種具有雙層導(dǎo)體的電路板。圖圖6-66-6是雙層印制板的結(jié)構(gòu)。它是通過腐蝕雙面敷銅箔板而在絕緣基板的上、下兩面形成導(dǎo)體圖形的印制電路板，因而允許制作導(dǎo)體圖形交錯(cuò)的電路，組裝密度也明顯地高于單面印制電路板。其導(dǎo)線交錯(cuò)部位一般經(jīng)過過渡連通；在表面貼片式電子元器件之前，其連通方式曾經(jīng)用過釘孔焊接的方法，現(xiàn)在已不再采用。目前采用通孔化學(xué)鍍銅后、再電鍍銅的

8、方法，或者孔內(nèi)填充導(dǎo)電漿料的方法，實(shí)現(xiàn)兩面導(dǎo)體圖形之間的過渡連接。其中，以化學(xué)鍍銅后、再電鍍銅的方法比較常見。為適應(yīng)鍍銅的需要，基板多采用環(huán)氧樹脂玻璃纖維布板和環(huán)氧樹脂玻璃無紡布板，而不使用酚酫樹脂紙板。銅箔的厚度多為2050m。操作操作3 印制電路板的制作印制電路板的制作（2）雙面印制板的工藝流程 雙面印制板工藝流程：雙面覆銅板下料疊板數(shù)控鉆導(dǎo)通孔檢驗(yàn)、去毛刺刷洗化學(xué)鍍（導(dǎo)通孔金屬化）（全板電鍍薄銅）檢驗(yàn)刷洗網(wǎng)印負(fù)性電路圖形、固化（干膜或濕膜、曝光、顯影）檢驗(yàn)、修板線路圖形電鍍電鍍錫（抗蝕鎳/金）去印料（感光膜）蝕刻銅（退錫）清潔刷洗網(wǎng)印阻焊圖形常用熱固化綠油（貼感光干膜或濕膜、曝光、顯影、

9、熱固化，常用感光熱固化綠油）清洗、干燥網(wǎng)印標(biāo)記字符圖形、固化（噴錫或有機(jī)保焊膜）外形加工清洗、干燥電氣通斷檢測(cè)檢驗(yàn)包裝成品出廠。圖圖6-76-7為數(shù)字鐘印制板圖。操作操作3 印制電路板的制作印制電路板的制作 正常制作安裝工藝：畫出電路原理圖根據(jù)原理圖制作印制電路板腐蝕印制電路板印制電路板打孔打磨和清理印制電路板阻焊劑和助焊劑的處理元器件的檢測(cè)和安裝測(cè)量與調(diào)試。 為了能使讀者盡快掌握數(shù)字鐘的原理，將LED數(shù)字鐘電路的制作分為三部分：秒信號(hào)發(fā)生器制作;分、時(shí)計(jì)數(shù)器制作；譯碼驅(qū)動(dòng)顯示單元制作。雖然三個(gè)部分是一個(gè)整體，由于各部分功能相對(duì)獨(dú)立，建議制作時(shí)使用萬能電路板或面包板和集成電路插座，目的是防止裝

10、配焊接過程中損壞器件，也便于分段調(diào)試和對(duì)可疑損壞器件更換。 下面分步驟介紹各單元在萬能電路板上的制作與檢測(cè)過程。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝（1）秒信號(hào)發(fā)生器的制作 該單元主要由CD4060和CD4013等八個(gè)元器件組成，使用元器件較少，連線簡(jiǎn)單，是最容易制作的單元，也是數(shù)字鐘的基本單元部分，因此在制作時(shí)，可以選用較小的萬能電路板來完成。具體的制作步驟和注意事項(xiàng)如下。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝 1）實(shí)際的元器件布局，如圖圖6-86-8所示。在元件的分布時(shí)，主要考慮元件之間的相關(guān)性。否則會(huì)給后面的連線增加麻煩，如由于元件的定位不合理可能會(huì)造成來回走線等。 2）導(dǎo)

11、線連接。圖圖6-96-9所示為各元件之間的導(dǎo)線連接圖。導(dǎo)線的焊頭不易過長(zhǎng)，以免出現(xiàn)相鄰焊點(diǎn)短路。連線時(shí)應(yīng)注意先將各器件的電源端和接地端連接好，最后連接信號(hào)線。當(dāng)連接線較多時(shí)應(yīng)考慮信號(hào)線連接的先后順序，否則會(huì)造成因先前焊接的信號(hào)線遮擋而無法焊接后續(xù)焊點(diǎn)的問題。由于數(shù)字集成電路器件的抗干擾能強(qiáng)，可以隨意確定走線方向。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝 3）調(diào)試。連線完成后，該單元即可進(jìn)入調(diào)試階段。調(diào)試步驟如下： 確認(rèn)電源接入無誤； 判斷CD4060是否正常工作。 判斷CD4060是否正常工作可用以下三種方法：萬用表檢測(cè)，用邏輯筆測(cè)試，示波器觀察波形的方式檢查，如表表6-26-2所示。操作

12、操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝（2）時(shí)、分計(jì)數(shù)器的制作 具體的制作步驟和注意事項(xiàng)如下。 1）實(shí)際的元器件布局。時(shí)、分計(jì)數(shù)器主要由五個(gè)集成電路組成，在萬能電路板上布局時(shí)，應(yīng)考慮器件間相關(guān)性，規(guī)劃好之后，應(yīng)先焊接體積較小的元器件，最后焊接體積較大較高的元件，如圖圖6-106-10所示。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝2）導(dǎo)線連接。器件間接線，如圖圖6-116-11所示。3）調(diào)試。時(shí)、分計(jì)數(shù)器的基本測(cè)試方法和手段同前所述，根據(jù)邏輯關(guān)系判斷，一般是先檢測(cè)該電路板輸入端的信號(hào)，再檢測(cè)各輸出端的信號(hào)變化。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝具體的制作步驟和注意事項(xiàng)如下。 1）

13、實(shí)際的元器件布局。譯碼顯示、驅(qū)動(dòng)器單元電路元器件相對(duì)較多，接線較為煩瑣，所以布局就格外重要。圖圖6-126-12所示是直上而下的譯碼顯示、驅(qū)動(dòng)部分的元件布局實(shí)物圖。為了方便制作，數(shù)碼管不要直接焊接在萬能電路板上，應(yīng)通過單列插座轉(zhuǎn)接較好，如圖圖6-136-13所示。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝 2）導(dǎo)線連接。連線時(shí)要格外仔細(xì)，建議先連接數(shù)碼與電阻之間的連線，再?gòu)纳舷蛳逻B接導(dǎo)線，線路比較集中的地方，建議使用彩色信號(hào)線焊接，如圖圖6-146-14所示。 3）調(diào)試。譯碼顯示、驅(qū)動(dòng)器單元元器件安裝完成后，即可進(jìn)入調(diào)試階段。通電后，顯示板上的數(shù)碼管應(yīng)有不穩(wěn)定的數(shù)碼顯示，有的數(shù)碼位時(shí)而亮，時(shí)

14、而熄滅，用手觸摸CD4511的輸入端時(shí)，顯示的數(shù)字會(huì)有劇烈地跳動(dòng)，說明本顯示板基本正常，如圖圖6-156-15所示。所示。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝（4）數(shù)字鐘總組裝 將秒信號(hào)發(fā)生器、時(shí)分計(jì)數(shù)器、譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器三塊萬能電路板之間的連接線?？傃b連接過程如表表6-36-3所示。操作操作4 數(shù)字鐘的安裝工藝數(shù)字鐘的安裝工藝將總裝的整機(jī)電路進(jìn)行總調(diào)試。其調(diào)試步驟如表表6-46-4所示。操作操作5 數(shù)字鐘的技術(shù)參數(shù)調(diào)試數(shù)字鐘的技術(shù)參數(shù)調(diào)試 當(dāng)總裝完成通電之后，由于各種原因都可能會(huì)導(dǎo)致所制作的數(shù)字鐘產(chǎn)生故障。表表6-56-5所示是數(shù)字鐘常見故障現(xiàn)象（所測(cè)數(shù)據(jù)均在供電電壓為6V的條件下進(jìn)行

15、）。操作操作6 數(shù)字鐘的檢修故障分析與處理數(shù)字鐘的檢修故障分析與處理任務(wù)三任務(wù)三數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)要求和任務(wù) 1）根據(jù)數(shù)字電子鐘的框圖和指定器件，完成數(shù)字電子鐘主體電路設(shè)計(jì)及調(diào)試，元器件及參數(shù)選擇。 2）設(shè)計(jì)一臺(tái)能直接顯示“時(shí)”、“分”、“秒”十進(jìn)制數(shù)字的石英數(shù)字鐘電路。秒、分為0059六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，以24h為一天。當(dāng)計(jì)數(shù)器運(yùn)行到23時(shí)59分59秒時(shí)，秒個(gè)位計(jì)數(shù)器再接收一個(gè)秒脈沖信號(hào)后，計(jì)數(shù)器自動(dòng)顯示為00時(shí)00分00秒。操作操作1 數(shù)字鐘指標(biāo)和功能的確定數(shù)字鐘指標(biāo)和功能的確定（2）技術(shù)指標(biāo) 1）設(shè)計(jì)一臺(tái)時(shí)間以12h為一個(gè)周期；能直接顯示“時(shí)”、“分”、“秒”十進(jìn)制數(shù)字的石英

16、數(shù)字鐘。 2）走時(shí)精度高于普通機(jī)械時(shí)鐘（誤差不超過1s/d），并且有校時(shí)功能。走時(shí)精度要求每天誤差小于1s，任何時(shí)候可對(duì)數(shù)字鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。 3）為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，晶體XTAL的頻率選為32768Hz。（3）功能 1）整點(diǎn)能自動(dòng)報(bào)時(shí)，要求報(bào)時(shí)聲響四低一高，最后一響為整點(diǎn)。 2）具有校時(shí)功能，可以分別對(duì)時(shí)及分進(jìn)行單獨(dú)校時(shí)，使其校正到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。操作操作1 數(shù)字鐘指標(biāo)和功能的確定數(shù)字鐘指標(biāo)和功能的確定 數(shù)字鐘電路是由幾種不同邏輯功能的CMOS數(shù)字集成電路構(gòu)成，共使用了十片數(shù)字集成電路，分別用U1U10表示，電路的原理圖，如圖圖6-166-16所示。圖中晶體振蕩器

17、、集成電路CD4060和CD4013（起分頻作用）組成秒信號(hào)發(fā)生器提供時(shí)間基準(zhǔn)電路。集成電路CD4158（起倍頻作用）完成將1Hz的秒信號(hào)轉(zhuǎn)換分鐘和小時(shí)脈沖的任務(wù)。集成電路CD4511完成顯示譯碼、計(jì)數(shù)、驅(qū)動(dòng)的任務(wù)。集成電路CD4011反相器完成59min到時(shí)清零和23時(shí)59分的清零任務(wù)。特別要讀到的是晶體管9013起到“：”顯示驅(qū)動(dòng)放大的作用，既為功率放大器。操作操作2 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析 數(shù)字鐘工作原理框圖如圖圖6-176-17所示，由秒信號(hào)發(fā)生器（時(shí)基電路）、小時(shí)和分鐘計(jì)數(shù)器及譯碼、驅(qū)動(dòng)顯示三部分組成，其工作基本過程是：時(shí)基電路產(chǎn)生精確周期的脈沖信號(hào)，經(jīng)過分

18、頻器分頻作用給后面的計(jì)數(shù)器輸送1Hz的秒信號(hào)，最后再由計(jì)數(shù)器及驅(qū)動(dòng)顯示單元，按位驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示時(shí)間。操作操作2 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析 為了便于理解和實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將數(shù)字鐘的三個(gè)部分逐一詳細(xì)講解。（1）秒信號(hào)發(fā)生器 秒信號(hào)電路是由時(shí)基電路與計(jì)數(shù)電路組成，它的知識(shí)點(diǎn)和基本內(nèi)容如表表6-66-6所示。操作操作2 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析（2）分鐘信號(hào)發(fā)生器 分鐘信號(hào)發(fā)生器是在CD4013輸出的秒信號(hào)加一級(jí)60倍頻的計(jì)數(shù)器，則60s倍頻器由單片CD4518組成分鐘信號(hào)發(fā)生器。它的知識(shí)點(diǎn)和基本內(nèi)容如表表6-76-7所示。操作操作2 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析數(shù)

19、字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析（3）譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路 譯碼顯示驅(qū)動(dòng)電路由數(shù)字集成電路CD4511完成，它的知識(shí)點(diǎn)和基本內(nèi)容如表表6-106-10所示，其真值表如表表6-116-11所示。操作操作2 數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)與電路分析 印刷電路板是LED數(shù)字鐘制作的基礎(chǔ)部件，其設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到LED數(shù)字鐘制作的質(zhì)量，甚至關(guān)系到LED數(shù)字鐘制作的成敗。一體化LED數(shù)字鐘的制作是在印制電路板安裝元器件和調(diào)試單元電路。（1）印制電路板的版面設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)印制電路板應(yīng)先了解以下條件： 1)擬設(shè)計(jì)印制電路板的電路原理圖，以及該電路所用元器件的型號(hào)、規(guī)格和封裝形式。 2)各元器件對(duì)板面安排的特殊要

20、求。如元件的位置、頻率、電位、溫度、屏蔽和抗沖擊等要求。特別要注意發(fā)熱量大的元件的位置安排。 3)印制電路板的機(jī)械尺寸、在整機(jī)中的安裝位置和方法及電氣連接形式等。操作操作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)（2）基板的材質(zhì)、板厚和板面尺寸 根據(jù)電路板的耐溫要求、工作頻率和電位高低選定基板。并結(jié)合電路的復(fù)雜程度確定導(dǎo)電層的數(shù)目。印制板的外形一般為長(zhǎng)方形，分為帶插頭和不帶插頭兩種。（3）印制電路網(wǎng)格應(yīng)用 以電路板機(jī)械輪廓線的左下方為坐標(biāo)原點(diǎn)。為了保證印制電路板與在其上安裝的元件之間的一致性，必須在印制電路板網(wǎng)絡(luò)的交點(diǎn)上連接或安裝。印制電路網(wǎng)格的間距為2.5mm。當(dāng)需要更小的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，

21、應(yīng)設(shè)輔助格。輔助格的間距為基本間距的1/4(0.625mm)或1/2(1.25mm)。操作操作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)（4）元件的安放 根據(jù)電路圖并以元器件的外形和封裝以及布局要求，從輸入到輸出逐級(jí)順序繪制?？上犬嫵霾輬D以確定大致定位。A面為元件面，B面為焊接面。 1）典型元件法：以外形基本一致的多數(shù)元件中選出典型元件作為布局的基本單元。將其他元件估算為相當(dāng)于若干個(gè)典型元件。元器件輪廓在板上的間距不小于1.5mm。如此算出整板上要排列多少個(gè)典型元件，需要多大的板面尺寸。 2）大元件法：如電原理圖中小電阻、小電容之類的元件較少。可先測(cè)算大元器件如變壓器、集成電路等的面

22、積，再放適當(dāng)?shù)挠嗔縼頉Q定板面面積。操作操作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)（5）印制電路板上的元器件布局與布線 板上元器件布局的一般原則通常元器件布置在印制板的一面。此種布置便于加工、安裝和維修。對(duì)于單面板，元器件只能布置在沒有印制電路的一面，元器件的引線通過安裝孔焊接在印制導(dǎo)線的焊盤上。雙面板主要元器件也是安裝在板的一面，在另一面可有一些小型的零件，一般為表面裝貼元件。在保證電性能要求的前提下，元器件應(yīng)平行或垂直于板面，并和主要板邊平行或垂直。在板面上分布均勻整齊。一般不得將元件重疊安放，如果確實(shí)需要重疊，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)件加以固定。操作操作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印

23、制電路板圖的設(shè)計(jì)（6）識(shí)讀PCB圖注意事項(xiàng) 1）地線不能形成閉合回路。在高頻電路中，可平用大面積接地方式，以防電路自激。 2）輸入端與輸出端的元器件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，輸入端與輸出端的信號(hào)線不可靠近。更不可平行；多級(jí)電路應(yīng)按信號(hào)流程逐級(jí)排列，不可互相交叉混合；以免引起有害耦合和互相干擾。 3）高頻電路中元器件之間的連線應(yīng)盡量短，以減小分布參數(shù)對(duì)局頻電路的影響。 4）線條寬度和線條間距應(yīng)盡量大些，以保證電氣要求和足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在業(yè)余制作中，一般應(yīng)使線條寬度和線條間距分別大于1mm。 5）為使電路簡(jiǎn)潔通常采用雙面PCB，那么雙面PCB兩面的線路的連接是靠過線孔，過線孔是否符合要求，可用萬用表檢查。操作操

24、作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)（7）LED數(shù)字鐘雙面PCB圖 紅線是一面（圖中深色的線條），藍(lán)線是一面（圖中淺灰白色的線條），如圖圖6-186-18所示。操作操作3 數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘印制電路板圖的設(shè)計(jì)任務(wù)四任務(wù)四數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法數(shù)字電路的一般設(shè)計(jì)方法 圖圖6-196-19所示電路有三個(gè)輸入端：A、B、C，有輸出端Y，那么輸出與輸入間的關(guān)系是什么？其功能是什么呢？分析： 1）寫出邏輯表達(dá)式。通過電路原理圖可以找出前后級(jí)的關(guān)系，輸出Y與輸入A、B、C間的邏輯函數(shù)關(guān)系：操作操作1 任務(wù)的提出任務(wù)的提出2）根據(jù)邏輯表達(dá)式，列出真值表，如表表6-126-12所

25、示。操作操作1 任務(wù)的提出任務(wù)的提出 3）綜合真值表，描述功能。從真值表中可以看到，當(dāng)A、B、C三個(gè)輸入端中輸入信號(hào)“1”的個(gè)數(shù)多于“0”的個(gè)數(shù)時(shí)，則輸出端Y的值為“1”。這類似于現(xiàn)實(shí)生活中的多數(shù)表決過程，通常把它稱為多數(shù)表決器。其實(shí)，該電路是競(jìng)爭(zhēng)輸出的典型電路，可以應(yīng)用于類似的電路設(shè)計(jì)。 通過本例的分析過程，基本上可以知道邏輯電路的分析過程，如圖圖6-206-20所示。操作操作1 任務(wù)的提出任務(wù)的提出 組合邏輯電路可以采用小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，也可以采用中規(guī)模集成電路器件或存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件來實(shí)現(xiàn)。雖然采用中、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)時(shí)，其設(shè)計(jì)方法有所不同，但采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法仍是數(shù)字電路設(shè)計(jì)的

26、基礎(chǔ)。 1）邏輯抽象。將文字描述的邏輯命題轉(zhuǎn)換成真值表叫邏輯抽象。首先要分析邏輯命題，確定輸入、輸出變量；然后用二值邏輯的0、1兩種狀態(tài)分別對(duì)輸入、輸出變量進(jìn)行邏輯賦值，即確定0、1 的具體含義；最后根據(jù)輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系列出真值表。操作操作2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法 2）選擇器件類型。根據(jù)命題的要求和器件的功能及其資源情況決定采用哪種器件。例如，當(dāng)選用MSI（MediumScale Integration）組合邏輯器件設(shè)計(jì)電路時(shí)，對(duì)于多輸出函數(shù)來說，通常選用譯碼器實(shí)現(xiàn)電路較方便，而對(duì)單輸出函數(shù)來說，則選用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)電路較方便。 3）根據(jù)真值表和選用邏輯器件的類

27、型，寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式。當(dāng)采用SSI（SmallScale Integration）集成門設(shè)計(jì)時(shí)，為了獲得最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)結(jié)果，應(yīng)將邏輯函數(shù)表達(dá)式化簡(jiǎn)，并變換為與門電路相對(duì)應(yīng)的最簡(jiǎn)式。操作操作2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法 4）根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式及選用的邏輯器件畫出邏輯電路圖。 工程上一般要求設(shè)計(jì)要做到最佳，通常需要用多個(gè)指標(biāo)去衡量，“最小化”電路不一定是“最佳化”電路，必須從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和速度、功耗等多個(gè)指標(biāo)綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出最佳電路。主要考慮的問題有以下幾個(gè)方面： 1）所用的邏輯器件數(shù)目最少，器件的種類最少，且器件之間的連線最簡(jiǎn)單。這樣的電路稱“最小化”電路。 2）滿足速度要求，應(yīng)使級(jí)數(shù)盡量少，以減少門電路的延遲。 3）功耗小，工作穩(wěn)定可靠。 操作操作2 組合