數(shù)字電路實訓報告-30秒倒計時

實訓報告

實訓名稱：專業(yè)：電子信息工程班級：姓名：于孟飛學號：指導老師：程光老師實習時間：

數(shù)字電子技術(shù)實訓

0906班07090640

09-10第2學期第15周

實訓目的：1．掌握30s倒計時器、搶答器工作原理。2．加深對4511、192、161等IC功能和管腳作用的熟悉。3．學會通過原理圖合理布線。4．鍛煉通過布線圖焊板的能力。5．學會在出現(xiàn)問題時通過原理檢查電路存在的問題。實訓設(shè)備：共陰數(shù)碼管*2、4511*2、74LS192*2、74LS161、74LS00*2、74LS04、555、5.1K電阻*4、4.7K電阻、10uF電阻、萬能板、發(fā)光二極管、按鍵開關(guān)、3腳撥打開關(guān)、103P電容、跳線若干、相關(guān)焊板工具、5V直流穩(wěn)壓電源、萬用表、示波器等實訓內(nèi)容：周一：（電路原理分析）老師分別對搶答器和30s倒計時器的原理及細節(jié)性問題做出分析和說明,并給出原理圖。因為我選的是30s倒計時，下面就是具體原理圖：它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成30秒計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的直接清零、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，但本設(shè)計對此信號要求并不太高，故電路可采用555集成電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。譯碼顯示電路由74LS48和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管代替。當啟動開關(guān)閉合時，控制電路應(yīng)封鎖時鐘信號CP，同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示“30”字樣；當啟動開關(guān)斷開時，計數(shù)器開始倒計數(shù)；當暫停／連續(xù)開關(guān)撥到相應(yīng)位置起到暫停和繼續(xù)的功能，當譯碼器顯示“00”時同時LED報警燈亮。周二：（布線）通過對原理圖的分析合理布線，使得該電路板焊接飛線最少，布局相對合理美觀。我的布線圖如下：布線時首先要明確自己的萬能板大小，合理分布走線并計算在實際安放IC時的位置和間隔距離，要留足走線空間，布線完成后查漏補缺，堅決不能出現(xiàn)少接或接錯，檢查每個IC的供電是否接通，首先在布線圖上做到無誤。周三：（焊接電路板）檢查元件數(shù)量，進行常規(guī)檢測，按照布線圖將元件座固定在相應(yīng)位置，按照布線圖走線，在布線過程中要先焊靠近IC的線，然后再依次往外，防止留空不夠。要注意漏錫是否在對面短接到飛線或一線元件管腳，焊接的走線盡量細，以免出現(xiàn)短路，應(yīng)為是正面視角布線注意反焊板時不要弄錯位置。把元器件全部按照布線圖完成走線。周四：（電路檢測）對已焊接完成的電路進行冷態(tài)測試，看電路是否存在短路，檢測所有IC地線和5V供電是否接通，在檢測無誤后通電。觀察電路是否可以按照設(shè)計實現(xiàn)功能，如果出問題則依照原理檢測問題。我的電路接通電后發(fā)現(xiàn)在復位后預(yù)置數(shù)正確，為30，但在撥通連續(xù)開關(guān)后無遞減變化，應(yīng)為預(yù)置數(shù)正確，首先排除4511和192的問題，想到可能是沒有脈沖，所以用示波器檢測555的3腳輸出，發(fā)現(xiàn)有脈沖產(chǎn)生，繼續(xù)測試161的2腳，發(fā)現(xiàn)無脈沖，分析可能是與非門00的問題，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)與門的一個輸入有脈沖，另一個輸入在撥通連續(xù)后電位沒變化，檢測發(fā)現(xiàn)是與門構(gòu)成的觸發(fā)器不起作用，萬用表測試電路虛焊，處理后仍沒遞減，但這次161的2腳出現(xiàn)脈沖，排除555、暫停開關(guān)問題，發(fā)現(xiàn)非門輸入輸出電位一樣，檢測發(fā)現(xiàn)短路，原因為漏錫短接到正面飛線且擋到?jīng)]有發(fā)現(xiàn)，排除故障后發(fā)現(xiàn)工作正常，在檢測中發(fā)現(xiàn)問題最好不要繼續(xù)通電測試，尤其是發(fā)現(xiàn)IC發(fā)燙的時候，到此檢測完成。周五：（總結(jié)實訓）讓老師檢測電路板制作情況，并認真聽取老師對電路板的評價和其中的不足以便改進，對實訓的經(jīng)過做一回顧，對從中產(chǎn)生的問題做出分析，整理出現(xiàn)問題的主要原因，以便下次焊接不出現(xiàn)類似錯誤，整理數(shù)據(jù)做出實訓報告。實訓總結(jié)：1:通過實訓進一步加深對邏輯電路和一些常用IC如4511、161、192、555等應(yīng)用的熟悉和掌握，通過老師講解明確和理解搶答器和籃球30s計時器的工作原理及一些電路元件的重要參數(shù)等。2:通過實訓明確原理圖與布線圖的不同，并在老師的指導下學會通過原理圖如何合理布線，合理安放管腳座，如何在最少飛線的情況下布出既合理又美觀的電路，實現(xiàn)功能。在布線中尤其注意各IC的供電線，一般供電線不會在原理圖中畫出,注意長寬的線總數(shù)不能超過電路板實際可容納的長寬線數(shù)等。3:通過實訓進一步鍛煉了焊制電路板的能力，學會如何通過一張正面布線圖在電路板反面焊接，在焊接時走線的焊接順序等。4:通過實訓學會使用布線圖及工作原理等檢測出現(xiàn)錯誤的電路，使其實現(xiàn)功能。5:通過實訓把理論知識賦予實踐，發(fā)現(xiàn)了數(shù)字電路的真正制板與實驗搭線的不同。6:通過實訓明白數(shù)字電路的安裝、焊接過程是一個考驗人耐心的過程，對電路的安裝、焊接、分析、調(diào)試要一步一步來，不能急躁，在測試問題時對電路原理的理解顯得尤為重要，只有明白原理才能很好排除故障，當然完成此次電路制作與老師的辛勤指導也是有很大關(guān)系的，很感謝老師每天指導我們完成這次實訓，總之這次實訓是一次很好的理論結(jié)合實際的鍛煉，從中受益匪淺。評語：A優(yōu)B良C中D及格E不及格基本內(nèi)容是否齊全，能否達到字數(shù)要求，按ABCDE評定：實訓內(nèi)容是否全面、有條理、有層次、有輕重，按ABCDE評定：實訓收獲總結(jié)是有條理，是否能談到問題的實處，按ABCDE評定：總評：老師簽名：程光

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成績評定指導老師

實訓報告

實訓名稱：數(shù)字電子技術(shù)實訓

專業(yè)：計算機控制班級：控制1117姓名：凌志聰學號:07111734指導老師：朱勇萍

實訓時間：201*年6月4日至6月8日

項目：30秒倒計時設(shè)計要求：1.用數(shù)字顯示30秒�？梢詫崿F(xiàn)倒計時。2.可以在任意時刻進行復位、暫停，繼續(xù)，要求可靠方便。3.當?shù)褂嫊r完畢能自動亮燈警報。實訓目的：1．掌握30s倒計時器電路工作原理。2．加深對4511、192、161等IC功能和管腳作用的熟悉。3．學會通過原理圖合理布線。4．鍛煉通過布線圖焊板的能力。5．學會在出現(xiàn)問題時通過原理檢查電路存在的問題。實訓設(shè)備：元器件：CD4511....................................................2片74LS192...................................................2片74LS00....................................................2片74LS04...................................................1片74LS161...................................................1片NE555.....................................................1片共陰LED數(shù)碼管（一位）....................................2塊發(fā)光二極管...............................................1顆萬用板....................................................1片若干電阻與電容工具：M47萬用表................................................1臺數(shù)字電源.................................................1臺936焊臺（電烙鐵）.......................................1臺

實訓內(nèi)容：周一：（電路原理分析）朱老師分別對搶答器和30s倒計時器的原理及細節(jié)性問題做出分析和說明,并給出原理圖如下圖1。131211109151413121110915141413121115Q0Q1Q2Q3RCOQAQBQCQDQEQFQGQAQBQCQDQEQFQGU174HC4511U274HC4511U574LS1618U9QDC37ENPENTCLKLOADMRLTBILE/STBLTBILE/STB3456D0D1D2D3R710291ABCDABCD5CVVCC4R55.1kR64.7k712634571263452GNDTRTH6BO2BO1C2100.1uF155512131213C110uF3267Q0Q1Q2Q3TCUTCDQ0Q1Q2Q374LS192TCUTCDU33267U474LS192U7:E74LS04UPDNPLMRUPDNPLMRD0D1D2D3D0D1D2D3811U8:BU6:C74LS0056474LS00151109541114151109R15.1k5411141011U7:A自動2174LS04U7:B3274LS0074LS04349U6:A1U6:D74LS003U8:A74LS00R35.1kR45.1k13121U7:CBO1574LS0464651274LS0474LS00U6:B暫停繼續(xù)U7:DBO2132原理圖1它包括秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、報警電路和輔助時序控制電路等五個模塊組成。其中計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要模塊。計數(shù)器完成30秒計時功能，而控制電路完成計數(shù)器的直接置數(shù)、啟動計數(shù)、暫停/連續(xù)計數(shù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈、定時時間到報警等功能。秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號是電路的時鐘脈沖和定時標準，但本設(shè)計對此信號要求并不太高，故電路可采用555集成電路或由TTL與非門組成的多諧振蕩器構(gòu)成。譯碼顯示電路由4511和共陰極七段LED顯示器組成。報警電路在實驗中可用發(fā)光二極管代替。當啟動開關(guān)閉合時，控制電路應(yīng)封鎖時鐘信號CP，同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，譯碼顯示電路顯示“30”字樣；當啟動開關(guān)斷開時，計數(shù)器開始倒計數(shù)；當暫停／連續(xù)開關(guān)撥到相應(yīng)位置起到暫停和繼續(xù)的功能，當譯碼器顯示“00”時同時LED報警燈亮。555工作原理：多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖1所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳）和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當uc上升到（2/3）Vcc時，輸出uo為低電平，放電管VT導通，把uc從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù)T充=（R1＋R2）C。不難理解，接通電源后，電

路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之間變化。圖1（b）所示為工作波形。圖1555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器電路及工作波形4511工作原理：CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼七段碼譯碼器，特點如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流�？芍苯域�(qū)動LED顯示器。CD4511是一片CMOSBCD鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器，引腳排列如圖2所示。其中abcd為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時，B1端應(yīng)加高電平。另外CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。a～g是7段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀圖3是CD4511和CD4518配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只CD4511和LED數(shù)碼管即可。所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300Ω的限流電阻。輸出輸入LEXX000BIX0111LI01111DXX000CXX000BXX001AXX010a10101b10111c10110d10101e10101f10100g10001顯示8消隱01

0000000000000111111111111111111111111111110000011111111X0111100001111X1001100110011X1010101010101X1010111000000110011100000011111110000001011010000000鎖存000101000000001110110000011110110000003456789消隱消隱消隱消隱消隱消隱鎖存74LS192工作原理：74LS192是同步可逆遞增/遞減BCD計數(shù)器74LS192具有下述功能：①異步清零：MR=1,Q3Q2Q1Q0=0000，此功能可實現(xiàn)計數(shù)器的清零）。②異步置數(shù)：MR=0,=0,Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。③保持：MR=0,CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原態(tài)。④加計數(shù)：CR=0,⑤減計數(shù)：CR=0,=1,CPU=CP,CPD=1,Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計數(shù)。=1,CPU=1,CPD=CP,Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計數(shù)。

其功能表如下：輸入MR輸出P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000××011×1××1××××00dcbadc00ba××××加計數(shù)××××減計數(shù)192真值表74LS161工作原理:74LS161模塊是一個16進制的加法器，也是可以設(shè)定初始值，并通過使能端控制芯片進行減法運算，并在每計數(shù)一個周期進位端輸出一個高電平信號。輸入CR輸出D3×dD2×cD1×bD0×aQ30dQ3Q3Q20cQ2Q2Q10bQ1Q1Q00aQ0Q0CPLD×EP×ET××0×1111↑↑↑↑0×10×××××1××××××111××××狀態(tài)碼加

RS觸發(fā)器的工作原理：RS觸發(fā)器的電路如圖1所示。它是由兩個與非門，按正反饋方式閉合而成，也可以用兩個或非門按正反饋方式閉合而成。下圖是基本RS觸發(fā)器邏輯符號�；�本RS觸發(fā)器也稱為閂鎖（Latch）觸發(fā)器。輸入輸出RSQn+100保持01110011不定態(tài)RS觸發(fā)器真值表周二：（布線）通過對原理圖的分析合理布線，使得該電路板焊接飛線最少，布局相對合理美觀。布線時首先要明確自己的萬能板大小，合理分布走線并計算在實際安放IC時的位置和間隔距離，要留足走線空間，布線完成后查漏補缺，堅決不能出現(xiàn)少接或接錯，檢查每個IC的供電是否接通，首先在布線圖上做到無誤。周三：（焊接電路板）檢查元件數(shù)量，進行常規(guī)檢測，按照布線圖將元件座固定在相應(yīng)位置，按照布線圖走線，在布線過程中要先焊靠近IC的線，然后再依次往外，防止留空不夠。要注意漏錫是否在對面短接到飛線或一線元件管腳，焊接的走線盡量細，以免出現(xiàn)短路，應(yīng)為是正面視角布線注意反焊板時不要弄錯位置。把元器件全部按照布線圖完成走線。周四：（電路檢測）對已焊接完成的電路進行冷態(tài)測試，看電路是否存在短路，檢測所有IC地線和5V供電是否接通，在檢測無誤后通電。觀察電路是否可以按照設(shè)計實現(xiàn)功能，如果出問題則依照原理檢測問題。我的電路接通電后發(fā)現(xiàn)在復位后預(yù)置數(shù)正確，為30，但在撥通連續(xù)開關(guān)后無遞減變化，應(yīng)為預(yù)置數(shù)正確，首先排除4511和192的問題，想到可能是沒有脈沖，所以用示波器檢測555的3腳輸出，發(fā)現(xiàn)有脈沖產(chǎn)生，繼續(xù)測試161的2腳，發(fā)現(xiàn)無脈沖，分析可能是555的問題，換另一個555重新檢測按一下置數(shù)按鈕就可以看到數(shù)碼管從30遞減到00，然后報警（LED發(fā)光）工作正常。電路實況圖3：周五：（完成實訓報告）把實驗品拿給朱老師檢查，認真聽取朱老師分析解析。自己再次領(lǐng)會并深刻理解30S倒計時電路的工作原理并完成實訓報告。

74LS0074LS0474LS161管腳圖74LS192管腳圖555管腳圖4511管腳圖各芯片管腳圖

實效圖3背面焊接圖

實訓總結(jié)(談收獲)：1:通過實訓進一步加深對邏輯電路和一些常用IC如4511、161、192、555等應(yīng)用的熟悉和掌握，通過朱老師講解明確理解籃球30s計時器的工作原理及一些電路元件的重要參數(shù)等。2:通過實訓明確原理圖與布線圖的不同，并在老師的指導下學會通過原理圖如何合理布線，合理安放管腳座，如何在最少飛線的情況下布出既合理又美觀的電路，實現(xiàn)功能。在布線中尤其注意各IC的供電線，一般供電線不會在原理圖中畫出,注意長寬的線總數(shù)不能超過電路板實際可容納的長寬線數(shù)等。3:通過實訓進一步鍛煉了焊制電路板的能力，學會如何通過一張正面布線圖在電路板反面焊接，在焊接時走線的焊接順序等。4:通過實訓學會使用布線圖及工作原理等檢測出現(xiàn)錯誤的電路，使其實現(xiàn)功能。5:通過實訓把理論知識賦予實踐，發(fā)現(xiàn)了數(shù)字電路的真正制板與實驗搭線的不同。6:通過實訓明白數(shù)字電路的安裝、焊接過程是一個考驗人耐心的過程，對電路的安裝、焊接、分析、調(diào)試要一步一步來，不能急躁，在測試問題時對電路原理的理解顯得尤為重要，只有明白原理才能很好排除故障，當然完成此次電路制作與老師的辛勤指導也是有很大關(guān)系的，很感謝老師每天指導我們完成這次實訓，總之這次實訓是一次很好的理論結(jié)合實際的鍛煉，從中受益匪淺。

考核內(nèi)容：1、基本內(nèi)容是否齊全，能否達到字數(shù)要求。2、實訓內(nèi)容是否全面、有條理、有層次、有輕重。3、實訓收獲總結(jié)是有條理，是否能談到問題的實處。4、出勤情況�？傇u：老師簽名：（說明：考核成績分為：優(yōu)秀、良好、中、及格、不及格）

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