《电子设计基础》采用4510芯片完成8s倒计数钟设计.docx

1、电子设计基础课程报告采用 4510 芯片完成 8s设计题目：倒计数钟设计学生班级：学生学号：学生姓名：指导教师：时间：西南科技大学信息工程学院课程设计报告评分表项 目分值得分备注选题难度等级5由命题教师给定系统设计思想、原理及深度2扩展部分电路设计部分内容阐述及参数计算3过程详细仿真及分析5仿真波形、关键点捕捉电路原理图绘制及规范2端口、 IC 利用率PCB 图元件布局3幅面尺寸，布局规整、紧凑PCB 图完成效果5线宽、安全间距、布通率仿真图、原理图、 PCB 图打印质量5白底、无栅格合 计30教师： _月日实验二EDA 软件简介一、实验目的1. 了解电子电路仿真软件 Multisim 的基本

2、应用；2. 了解电子电路设计软件 Protel 的电路图编辑基本应用；3. 了解电子电路设计软件 Protel 的 PCB 编辑基本应用。二、实验内容1了解电路仿真软件Multisim和电子电路设计软件Protel的各种功能。2熟练电路仿真软件 Multisim 的使用，掌握 Multisim 仿真软件的基本操作方法，重点是 Multisim 的菜单、工具栏、元器件库、仪器仪表库、电路创建的操作方法。主要包含有： Multisim 的基本界面、主窗口、菜单栏、工具栏Multisim 的元器件库Multisim 的仪器仪表库Multisim 的基本操作电路创建的基础a. 元器件的操作b. 电路图

3、选项的设置c. 导线的操作e. 输入 / 输出端仪器仪表的使用a. 仪器仪表的基本操作b. 数字多用表（ Multimeter ）c. 函数信号发生器d. 示波器（ Oscilloscope ）e. 逻辑分析仪（ LogicAnalyzer ）f. 失真分析仪（ DistortionAnalyzer ）g. 电压表h. 电流表等3. 熟悉电子电路设计软件 Protel 的操作界面，操作方法。掌握绘制电路原理图，生成网络表文件，设计电路 PCB 图的基本步骤。按照书上指导熟练原理图库元器件、 PCB 库元器件封装的设计方法。三、实验小结通过本实验对 Multisim 软件、Protel 软件的电

4、路图编辑方法、 基于 Protel 软件的 PCB 编辑方法有了更好的掌握，在今后的数电、模电知识学习的方面有了更好的帮助。Multisim 软件拥有功能强大的虚拟仪器和规模庞大的仿真器件库，在没有各类元器件和实验平台下，可以很好地进行仿真，让我们的学习不单是死板的理论知识，学习理论的时候可以很好地与实践结合起来，通过对仿真波形的测试及其相关的参数的分析，便于我们发现电路中存在的问题，并且能够实现电路参数的优化，这一软件要充分利用好。 Protel 软件也有很多乐趣，由于软件是全英文版的，刚开始用起来还有点不熟练，但熟悉界面和操作后，就没什么困难，是一个强大的电路 PCB 设计软件，很实用，可

5、以完成电路原理图绘制、 PCB 图设计等等。对这些软件的熟练掌握， 很大程度上帮助了平时的学习，让枯燥的理论知识动起来，提高了自己的学习兴趣。实验日期： 2013 年 4 月 25 日实验时间：10-11 节指导教师：黎恒实验三焊接训练一、实验目的1. 了解电子焊接的基本知识；2. 初步掌握手工焊接的基本方法和技术。二、实验内容进行手工焊接训练，在 PCB 板上练习焊接常用元器件，如电阻，二极管等等；手工焊接的方法： 1.加热焊件。恒温烙铁温度一般控制在280 至 360之间，焊接时间控制在4 秒以内。 焊接时烙铁头与 PCB 板成 45角，电烙铁头顶住焊盘和元器件引脚然后给元器件引脚和焊盘均

6、匀预热2.移开焊锡。当焊锡丝熔化（要掌握进锡速度） 焊锡散满整个焊盘时， 即可以 450 角方向拿开焊锡丝。3. 移开电烙铁。焊锡丝拿开后，烙铁继续放在焊盘上持续秒，当焊锡只有轻微烟雾冒出时，即可拿开烙铁，拿开烙铁时，不要过于迅速或用力往上挑，以免溅落锡珠、锡点、或使焊锡点拉尖等，同时要保证被焊元器件在焊锡凝固之前不要移动或受到震动，否则极易造成焊点结构疏松、虚焊等现象。对元器件焊接的要求：1.电阻器的焊接。按元器件清单将电阻器准确地装入规定位置，并要求标记向上，字向一致。装完一种规格再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊接后将露在PCB 板表面上多余的引脚齐根剪去。电容器的焊接。将电容器

7、按元器件清单装入规定位置，并注意有极性的电容器其“ +”与“”极不能接错。电容器上的标记方向要易看得见。先装玻璃釉电容器、金属膜电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。2 .二极管的焊接。正确辨认正负极后按要求装入规定位置，型号及标记要易看得见。焊接立式二极管时，对最短的引脚焊接时，时间不要超过 2 秒钟。3. 三极管的焊接。按要求将 e、 b、 c 三根引脚装入规定位置。焊接时间应尽可能的短些，焊接时用镊子夹住引脚，以帮助散热。焊接大功率三极管时，若需要加装散热片，应将接触面平整、光滑后再紧固。4. 集成电路的焊接。将集成电路插装在线路板上，按元器件清单要求，检查集成电路的型号、引脚位置是否符

8、合要求。焊接时先焊集成电路边沿的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右或从上至下进行逐个焊接。焊接时，烙铁一次沾取锡量为焊接23 只引脚的量，烙铁头先接触印制电路的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时间以不超过 3 秒钟为宜，而且要使焊锡均匀包住引脚。焊接完毕后要查一下，是否有漏焊、碰焊、虚焊之处，并清理焊点处的焊料。拆卸方法：引脚较少的元器件拆法： 一手拿着电烙铁加热待拆元器件引脚焊点， 一手用镊子夹着元器件，待焊点焊锡熔化时，用夹子将元器件轻轻往外拉。多焊点元器件且引脚较硬的元器件拆法： 采用吸锡器逐个将引脚焊锡吸干净后，再用夹子取出元器件。双列或四列 IC 的拆卸

9、：用热风枪拆焊，温度控制在 350 度，风量控制在 3 4 格，对着引脚垂直、均匀的来回吹热风，同时用镊子的尖端靠在集成电路的一个角上，待所有引脚焊锡熔化时，用镊子尖轻轻将IC 挑起。三、实验总结通过老师的讲解，了解了电路的焊接工艺，焊接看起来挺简单的，但真正到了自己动手的时候才知道不容易，手不协调好的话很难焊接好。焊接电路是个很细节的操作，不能急于求成，手的姿势也要摆对，才能焊接好。多训练才能是焊出的电路板美观，才能确保调试电路的时候不会因为焊接部合格而导致出错。焊接是基础训练，等到焊接完整电路的时候尤为重要，不能出错。实验日期： 2013 年 5 月 9 日实验时间：10-11 节指导教师

10、：黎恒实验四小电路装焊与调测一、实验目的1. 初步掌握电路装配的基本方法和要求；2. 熟悉焊接工艺；3. 掌握电路调试的基本步骤与技巧。二、实验内容按照给定的电路原理图在 pcb 板上进行焊接。然后进行调试，观察发光二极管亮度的变化。用到的元器件有：PCB板发光二极管4.7 F 电容器9014 三极管电阻 130,130k 3 个 27k130k测量数据：电压 U=5.01VI max=0.021A I min=0.001A f=8/10HZ=0.8HZ变化情况：连续的变化过程，先逐渐变亮在逐渐变暗频率二、实验总结这次实验中自己亲自体验了电路的装配、焊接与调制的过程。在上一次实验中进行了焊接训

11、练，这次试验就自己动手在 PCB 板上进行焊接，并且独立完成调试。焊接的过程中要注意很多细节，焊接本身要小心，由于温度很高，不能伤到自己，焊接元器件时要注意元器件的极性，不能搞反了，否则调试的时候会出现错误，电阻不分极性，但要注意它的阻值，三极管、二极管和电容要特别注意。平时要多注重细节，这次实验中对二极管的焊接要求被忽略掉了，自己没有注意发光二极管的正负极性，等到后面全部元器件都焊接完才发现，然后必须得拆卸，损坏了整个电路板的美观，由于拆卸的时候动作不是很规范，电路板上的焊盘有点会脱落一样，再次进行焊接的时候，幸好比较成功，没出现什么问题， 。自己动手焊接出出的电路板虽然有些地方焊的不是很漂

12、亮， 但是调试的时候没出错。看到了发光二极管的变化，是个连续的变化过程，先逐渐变亮在逐渐变暗。成功的完成了实验，心里还是很有成就感的。实验日期： 2013 年 5 月 16 日实验时间：10-11 节指导教师：黎恒实验五EDA 软件应用一、实验目的1. 初步掌握基于 Multisim 软件的仿真方法；2. 初步掌握基于 Protel 软件的电路图编辑方法；3. 初步掌握基于 Protel 软件的 PCB 编辑方法。二、实验内容实验电路见图 1（图中元件参数仅供参考） 。R310k+5U1AR48Bias 347k1R12U1BLM35847k54R5Bias7610kC2R2LM35847kC

13、1+2.2u2.2u+5T12N2222R627+5J1Vcc1D1C3+C42Red22n10u图 1LED闪烁灯电路图装焊要求：1. 装焊顺序：按元器件高度为先低后高， 按元器件体积为先小后大。 PCB上的“” 表示跳线，可使用剪下的元件引脚装焊。2. 注意元器件的极性、引脚排列顺序和安装位置，避免装错。电路调测1.首先，应仔细检查电路板元器件安装和导线的连接是否正确；然后，将 LM358装到插座上，注意方向（缺口或圆点对应 1 脚）。2. 电路接入 5V 电源电压（注意电源引线正、负极的正确连接） ，观察 LED发光二极管的显示状态，记录电源电压和电流数值，说明电路功能；回答思考题：1.

14、 电路中，有些元器件安装有方向性，请问如何确定这些元器件的方向？答：对于电容，正极的一边有一点平的一侧，对于三极管 9014，平的一面和圆的一面在PCB 板上有标注，对于 LM358 ，接有缺口的一边和有小圆点的一侧， LED 长脚的为正极。2. U1A 及其外围元件构成何种电路单元？答：反相加法器3. U1B 及其外围元件构成何种电路单元？答：同相比例运算器4. R1 和 R2 的作用是什么？5. T1 的作用是什么？答：放大电路信号6. R6 的作用是什么？可以省去不用吗？答：可以省去， R6 只是起保护作用，防止LED 灯因电压过大被烧毁7. C1、C3 和 C4 的作用是什么？答：提供

15、稳定的电压，减小输入电源电压的波动对电路的影响8. J1 连线的作用是什么？答： J1 为电源连接端口，引脚1 接电源正极，引脚2 接电源负极9. 若 T1 的基极改接到 U1B 的输出端 U1-7，电路的工作状态有什么改变？答：会变化，由放大器变为运算器10. 若要改变 LED 的闪烁频率，可调整哪些元件参数？怎样调整？答：可以调整电容容量、电阻的大小。若要使闪烁频率加快，就增大电容容量，减小电阻阻值。三、实验总结通过 led 闪烁灯实验， 训练了焊接电路的基本功， 以及焊接电路的调试过程也得到了提高，在分析电路的时候，用到了三极管、放大器方面的知识，巩固了模电课堂上学习的理论知识。要多学会

16、利用自己课堂上所学的知识去分析实际电路，这样才是学习的有意。学知识，更要学会用知识。实验日期： 2013 年 5 月 16 日实验时间：10-11 节指导教师：黎恒课程设计报告1. 设计任务及要求2. 题目：采用 4510 芯片完成 8s 倒计数钟设计 ( 数码管显示，秒脉冲可由外部输 入 )。3. 要求(1) 设计方案应充分考虑实用性，电路功能应贴近实际，便于使用。 电路设计应合理可行，使用元件应考虑工作稳定、安全。如，开关应有消抖动措施，发光二极管、数码管应串接限流电阻等。 入 / 出接口：电路的信号输入、信号输出及电源须有对应接口，以便引线或采用接插件连接。 IC （集成电路）中的独立电

17、路单元应充分利用。(2) 电路图：图面应整洁、规范，元器件符号布局应紧凑而不松散，以避免打印图中的符号和文字太小而不便查阅；(3) PCB 板：元件布局应规范、紧凑而不松散， PCB 板幅面应尽量小（根据电路所用IC 、数码管等元器件数量的多少，幅面控制在 50200cm2 范围）；安全间距和导线宽度均不小于 0.35mm（14mil ）。元件应 正确选择合适封装，不得随意指定。二、 设计内容1. 课题分析用芯片 4510 芯片设计 8s 倒计数钟。通过资料可知芯片 4510 是十进制同步加 / 减计数器，CC4510为可预置 BCD可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的 D型触发器 (

18、具有选通结构，提供 T 型触发器功能 ) 构成。具有可预置数、加 / 减计数和多片级联使用等功能。 CC4510具有复位 CR.、置数数控制 LD、并行数据 D0D3,、加/ 减控制 U/D、时钟 CP和进位 CI 等输人。 CR为高电平时，计数器清零。当 LD为高电平时， D0D3,上的数据置人计数器中， CI 控制计数器的计数操作， CI=0 时，允许计数。此时，若 U/D 为高电平，在 CP时钟上升沿计数器加 1 计数 ; 反之，在 CP时钟上升沿减 1 计数。利用 4510 的置数和减法功能设计8 秒倒计时数钟。2. 系统方案选择 （设计方案的选择与综述）从功能表可知，当 CI 接高电

19、平， LD、CR接低电平时实现保持功能，当 CI=0 时，允许计数，且 U/D接低电平，在 CP时钟上升沿减 1 计数。要实现 8 秒倒计时，计数状态应从 1000 递减至 0000。为了让计数器计到0 时自动暂停，采用了一个四输入或非门接在芯片4510 的输出端口 D0D3上，当计数状态为0000 即记到 0 时，或非门输出高电平，CI 变为高电平，停止计数。但是上述电路计数到0，停止下来后，不能再次进入8 秒倒计时功能，所以在使能端再接入接地短路开关。即开关接高电平时置数8，而开关接低电平时开始8 秒倒计时。计到 0 时自动暂停。最后还需要一个 CC4511译码器，用来驱动七段共阴数码管，

20、便可通过数码管显示 80。3. 电路设计及计算 （含主要元器件介绍）主要元器件介绍（ 1）芯片 CC4511其引脚排列及逻辑功能如下图所示：（ 2）4 线一七段锁存译码器 / 驱动器 CC4511 , 其功能表如下图：（ 3）七段共阴数码管。 其引脚图如下4. 仿真及结果分析（1）CC4510的输出波形波形分析：开关接高电平的时候，芯片 4511 输出端口状态为 1000；开关接低电平时，在 CP时钟上升沿减 1 计数，状态依次为 0111、0110、0101、0100、 0011、 0010、0001、0000. 数码管显示状态依次为 7、 6、 5、 4、 3、 2、 1、 0（ 2）CC4511的输出