电子线路CAD课程设计.doc

课题名称：数字电子秒表 所在院系：机电学院姓 名：学 号：班 级：时 间：2010年指导老师：课程设计任务书班级： 姓名： 指导教师：2009年12月设计题目：数字秒表设计设计任务设计要求:设计一个2位LED数码显示“秒表”,显示时间为0099S,每秒自动加1,计满显示“ FF”.另设计一个“开始”按键和一个“停止”按键,按“开始”键,显示秒数从00开始;按“停止”键,保持实时时间,停止计时.设计要求1调研，查找并收集资料；2总体方案设计；3电路设计和参数计算；4绘制电气原理图；5撰写设计说明书（字数约2000左右）；6参考资料目录。参考资料1：EWB电路设计入门与应用钟文耀，段玉生，何丽静编写2：EDA设计与仿真实践张秀娟 陈新华编写教研室主任签字： 年 月 日目 录一：课程设计31：设计目的32：设计原理32.1基本RS触发器32.2单稳态触发器42.3时钟发生器42.4计数及译码显示52.5实验设备与组件6二：绘图步骤.7三：利用protel99绘制图形71：原理图的绘制72：PCB板的绘制73：仿真电路以及结果8四：课程设计总结11一、设计目的 1学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示电路的综合应用。 2学习电子秒表的调试方法。二、设计原理 图91为电子秒表的原理图。按功能分成四个单元电路进行分析。图91 1基本RS触发器 图91中单元为用集成与非门构成的基本RS触发器，属低电平直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。 它的一路输出作为单稳态触发器的输入，另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。 按动按钮（接地），则门1输出Q = 1；门2输出Q = 0；复位后Q、状态保持不变。再按动按钮开关，则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。，则Q由0变为1，门5开启，为计数器启动作好准备。由1变0，送出负脉冲，启动单稳态触发器工作。 基本RS触发器电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。 2单稳态触发器 图91中单元为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器，图92为各点波形图。 单稳态触发器的输入触发负脉冲信号 由基本RS触发器端提供；输出负脉冲则加到计数器的消除端。 静态时，门4应处于截止状态，故电阻R必须小于门的关门电阻。定时元件RC取值不同，输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时，可以省去输入微分电路的和。单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。 3时钟发生器 图91中单元为用555定时器构成的多谐振荡器，是一种性能较好的时钟源。 调节电位器，使在输出端3获得频率为50HZ的矩形信号，当基本RS触发器Q = 1时，门5开启，此50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器的计数输入CP。 4计数及译码显示 二五十进制加法计数器74LS196构成电子秒表的计数单元。如图91中单元所示。其中计数器接成五进制形式，对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频，在输出端取得周期为 0.1S的矩形脉冲，作为计数器的时钟输入计数器及计数器接成8421码十进制形式，其输出端与实验台上译码显示单元的相应输入端连接，可显示0.10.9秒；19.9秒计量。 附：74LS196引脚排列及功能。图93为引脚排列，表91为功能表。表91 异步清除为低电平时，可完成清除功能，与时钟脉冲、状态无关。清除功能完成后，应置高电平。 计数/置数 控制端为低电平时，输出端可预置成与数据输入端相一致状态，而与、状态无关。预置后置高电平。图92 图93 计数时，、置高电平，在、下降沿作用下进行计数。 十进制数（8421码）与连接，计数脉冲由输入。 二五混合进制计数与连接，计数脉冲由输入。 二分频、五分频计数输入，在得二频输出；输入，在得五分频输出。 三、仪器设备与所选用组件二：绘图步骤：打开protel99界面，新建设计-新建文件（类型为scematic document）原理图绘制-电器规则检查-印刷电路板图的绘制-（创建网络表-建立pcb文件-画板框-加载网络表），protel99可以自行布线。三：利用protel99绘制图形1：原理图的绘制：（1）重新加载一个里面包含了许多元器件的库，例如里面包含着数码显示管等多种器件。首先找出10个管脚的显示管，封装为DIP-10；然后找出译码器：74LS48，这里它的作用是通过计数器74LS90传来的数据来译码，通过显示管来显示；然后找出电阻，封装为 、电容封装为 、还有开关封装为SIP2 ，在找VCC东风过程中，在库里找不到，应该在放置电源端口中添加，这样就出来了；还有一个问题就是在找四个与非门的时候，我本来是分别单独去找四个没有自己内部封装的与非门，但是一问王冬老师，她说应该共在一起，用一个芯片，在part中分别选择1、2、3、4，这样就行了，此时它自己内部会自己有封装的，所以不是我那样的找法。当所有的元器件找到之后，就开始连线了。原理图如下：2： PCB板的绘制，连线好了之后，就进行电气规则检查，因为没有二极管，所以就不需要把1改成A,2改成B.电气规则检查完了之后就开始创建网络表-建立pcb文件-画板框-加载网络表，这样我的网络表就加进来了。当我自己我只需要调整我的PCB里面的元器件就可以了，把它们调整得更加美观之后这样就可以自动布线了，最后我的EDA数字电子秒表就成功的设计完了它的原理图电路板图。3：仿真电路以及图形：最后就是仿真了，我的这个课题用的是我们本学期学到的EWB这个虚拟仿真软件，我把所有的元器件都找到之后就开始仿真了，这时候有一个和在protel99中不一样的地方就是：protel99中一定要把计数器的四个管脚接到译码器然后再接到显示管上面去，然而在EWB中就不需要了，因为这里有一种元器件就是直接包含了译码和显示功能的数码显示管，而且是四个管脚的，所以在EWB中，器件就要少两个74LS48译码器。最后当我把所有的线都连接好之后，就开始仿真了，由于在连线和找器件的时候很仔细，所以我的仿真一下子就出来了，真的是从0一直跳到99秒，然后如果我不暂停它又接着回到0秒继续跳到99秒。按住右上角的暂停按钮即可暂停，所以完全符合要求，所以我的仿真成功了！以下是我的仿真界面和结果，我选取了几个图打印出来了：11五：课程总结：当今，电子电路快速发展，电子行业对现有电子工程技术需求不断增强，尤其是对具有操作实践经验的电子人才的需求越来越多，所以加强学生动手能力重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。实践动手能力的培养是一种综合能力，这种能力当然是在一定难度的前提下完成的，通过一定数量的实践才能逐步形成的。因此在培养实践能力的同时，要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法，从而提高实践能力。这次的电子电路CAD课程设计让我进一步学习了绘制电路板的软件protel 99以及仿真软件EWB，通过这次的实践学习，使我的综合知识有了很大提高。我们自动化专业以后将会利用到这些软件来绘图，因此本次课程设计将对以后的学习和实践起到很重要的作用。在画图的过程中我也遇到了一些困难，当我画好了原理图的时候，就是不能出来PCB板，因为我的封装出现了问题，当我7号上午来到我们机电EDA实验室的时候，王冬老师耐心的给我讲解，并把我电路图的一些问题找出来了，还教了我如何在protel中找封装。当然因为知道自己的不足所以才有进步，比如当我找与非门的时候，我找的是四个单独的与非门，但是实际上王冬老师说只需要找一个就可以了，在第二个Part那里选择1、2、3、4就可以了，而且此时还会有封装，不需要自己封装。所以我感觉我学到了很多。