微机课程设计

1、电子实习（2）室 2 电子实习（ 课程设计目录 一、封面 二、目录 三、设计任务书 四、数字钟的设计与制作 1、 设计目的 2、 设计要求 3、 设计所需器材及工具 4、 设计方案及论证 设计逻辑框图及原理方框图 “秒脉冲信号发生器”的设计、原理图，芯片引脚排列图及功能表 秒计数、译码/驱动及显示部分的设计 分计数、译码/驱动及显示部分的设计 时计数、译码/驱动及显示部分的设计 分时校准电路的设计 5、 焊接技术及安装工艺 6、 调试步骤及故障排除 7、 附图 五、稳压电源的设计与制作 1、 设计目的及要求 2、 设计所需的器材及工具 3、 设计内容及步骤 设计逻辑框图及电路原理图 常用电子仪

2、表的使用及注意事项 常用电子元器件的认识及测量 通电调剂及故障排除 六、设计小结 七、设计参考资料 数字钟的设计与制作 一、设计目的 通过设计与实践，制作出具有准确显示小时、分、秒的数字钟，且可以校时。 二、设计要求 数字钟的功能要求：用六位 LED 数码管显示时、分、秒，一 24 小时即使方式运行， 使用按键开关可实现时分调整功能。 三、设计所需器材与工具 设计所需器材与工具 多功能数字钟主体电路元器件清单 多功能数字钟主体电路元器件清单 元件名称 电路板 电解电容 瓷片电容 电阻 集成芯片 芯片插槽 发光二极管 元件型号 通用板 47uF 30pF 151pF 10K 4.7K 520 欧

3、 SN74LS244 AT89C52 40 孔 16 孔 共阳 小按钮开 关 1 数码管 数码管 开关 晶振 元件数 量 1 1 2 1 4 6 8 1 1 1 1 2 6 4 元件说明 3 孔连在一起的通用板（十行） 极性电容 无极性电容 电阻 电阻 电阻 单片机 40 孔芯片插槽 16 孔芯片插槽 显示 七段共阳数码管 按钮头要高一点的 主要工具及附加材料：电烙铁、烙铁架、焊锡丝、松香、导线、镊子、钳子、数字万用表、 吸锡器、剥线钳、等等。 四、设计方案论证 1、设计逻辑图及原理方框图 、 逻辑框图 原理方框图 由上图的总体结构图可知，该设计大概可以分部分：秒脉冲产生部分、计数部分、显 示

4、部分、校时部分。在秒脉冲产生部分中，可以用振荡器或者 555 定时器予以实现，为了保 证准确性， 优先选用振荡器， 但是由于个人技术问题， 我们选用了 555 定时器来产生秒脉冲； 在计数电路中，我们采用 CD4518 计数器，4518 为双 BCD 同步加法计数器。在显示部分，我 们采用 CD4511 芯片结合数码管来实现。 最后的校时部分用四 2 输入与非门的 CD4011 芯片结 合瓷片电容来完成。 “秒脉冲信号发生器”的设计、原理图、 2、 秒脉冲信号发生器”的设计、原理图、芯片引脚排列图及功能表 “秒脉冲信号发生器”的设计、原理图 +VCC R1 7 R2 + 8 4 555 3 6

5、 2 1 5 C1 uo 振荡器是数字钟的核心部分。 振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确 程度，一般来说 555 产生出来的秒脉冲不太稳定，但是由于某种原因，本实验采用 555 定时 C uC 器。 其中要求 R1、 R2 为 100K 的电阻 C1 为 4.7?F、 2 为 0.01?F 的电容， 为+5V 电源,GND Vcc ? C ? 接地。 “脉冲信号发生器”是采用“555”定时器，所以下图为 555 芯片的引脚图及功能表。 3、秒计数、译码/驱动及显示部分的设计 、秒计数、译码 驱动及显示部分的设计 众所周知，秒、分、时分别为六十、六十、二十四进制(十二进制亦可)计

6、数器那么“秒” 和“分”计数器用两块十进制计数器级连来实现，它们的个位为十进制，十位为六进制，这 样，符合人们通常计秒数的习惯。 “时”计数也用两个十进制集成块，只是做成二十四进制， 上述计数器均可用反馈清零法来实现。 秒计数采用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实现，将“秒”信号送入“秒” 计数器，秒计数器采用 60 进制计数器，每累计 60 秒发出一个“分”脉冲信号，该信号将作 为“分”计数器的时钟脉冲，进位脉冲最终用 CD4081 的一个与门来实现。而 CD4511 芯片具 有锁存译码驱动的功能， 可以外接电阻驱动七段口 LED 数码管显示出来， 以下即为秒计数 器

7、的设计原理图。 见附图中图部分 4、分计数、译码/驱动及显示部分的设计 分计数、译码 驱动及显示部分的设计 分计数和秒计数的原理差不多，也是采用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实 现，将“秒”计数器的进位脉冲送入“分”计数器，每累计 60 分发出一个“时”脉冲信号， 该信号将作为“时”计数器的时钟脉冲，进位脉冲最终用 CD4081 的又一个与门来实现，同 样是采用 CD4511 来驱动七位 LED 数码管显示出来，以下即为分计数器的设计原理图。 见附图中图部分 5、时计数、译码/驱动及显示部分的设计 时计数、译码 驱动及显示部分的设计 时计数和分计数的原理差不多，也是采

8、用两个数码管、两个 CD4511 和一个 CD4518 来实 现，将“分”计数器的进位脉冲送入“时”计数器，但是是计数器采用的是 24 进制、且不 需要进位脉冲，同样是采用 CD4511 来驱动七位 LED 数码管显示出来，以下即为分计数器的 设计原理图。 见附图中图部分 其中秒、分、时计数器都用到芯片 CD4511、CD4518、CD4081 和数码管，下面就针对秒、 分、时的设计原理来介绍这些芯片的引脚及功能。 数码管是数字钟的显示部分，由七段 LED 和一个点构成，其引脚图如下 CD4511 是 BCD 锁存/7 段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219 和他功能差 不多。

9、CD4511 引脚功能： BI：4 脚是消隐输入控制端，当 BI=0 时，不管其它输入端 状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。 LE：锁定控 制端，当 LE=0 时，允许译码输出。 LE=1 时译码器是锁定保持状态，译码器输 出被保持在 LE=0 时的数值。LT：3 脚是测试信号的输入端，当 BI=1，LT=0 时， 译码输出全为 1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来 检测数 7 段码管是否有物理损坏。A1、A2、A3、A4、为 8421BCD 码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平 1 有效。 CD4518 是十进

10、制双 BCD 同步加法计数器，内含两个单元的加计数器，下图为 CD4518 的引脚图及功能表。 CD4081 是四 2 输入与门电路，其结构和 CD4011 差不多，具体引脚图如下。 6、分时校准电路的设计 分时校准电路的原理是一样的。均是采用瓷片电容 103 和与门电路用开关来实现的，具 体电路图如下。 平常计时状态下， 开关处于断开状态， 当需要校时时， 按下开关， 瓷片电容则放电， CD4011 的引脚 1、2 是低电平，3 引脚输出高电平，此时 8 引脚送入时钟脉冲，则 10 输出低电平， 那么 4 输出一定是高电平，而且这个高电平被送入 CD4518 的 1 号时钟引脚，此时“分”必

11、 定加 1，同理，若连续按下开关则“分”就会连续加 1，即完成分校时。时校时电路的原理 和分校时是一样的，不多做解释。 五、焊接技术及安装工艺 焊接技术及安装工艺 1、烙铁使用的注意事项 新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡 （给烙铁通电， 然后在烙铁加热到一定 的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锉亮，然后通电加热升温，并将 烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。 电烙铁通电后温度高达 250 摄氏度以上， 不用时应放在烙铁架上， 但较长时间不用时 应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。要防止电烙铁烫坏其他元器件，尤其是 电源线，若其

12、绝缘层被烙铁烧坏而不注意便容易引发安全事故。 不要把电烙铁猛力敲打，以免震断电烙铁内部电热丝或引线而产生故障。 电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们可 以用湿布轻檫。如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或者直接更换烙铁头。 2、 焊接技术 （1） 通常握持电烙铁的方法有握笔法和握拳法两种。 握笔法。适用于轻巧型的烙铁如 30W 的内热式。它的烙铁头是直的，头端锉成一个斜 面或圆锥状的，适宜焊接面积较小的焊盘。 握拳法。适用于功率较大的烙铁，我们做电子制作的一般不使用大功率的烙铁（这里 不介绍）。 （2） 在印刷电路板上焊接引线的几种方法。 印刷电路板分单面和

13、双面 2 种。在它上面的通孔，一般是非金属化的，但为了使元器 件焊接在电路板上更牢固可靠， 现在电子产品的印刷电路板的通孔大都采取金属化。 将引线 焊接在普通单面板上的方法： 直通剪头。 引线直接穿过通孔， 焊接时使适量的熔化焊锡在焊盘上方均匀地包围沾锡 的引线，形成一个圆锥体模样，待其冷却凝固后，把多余部分的引线剪去。 直接埋头。穿过通孔的引线只露出适当长度，熔化的焊锡把引线头埋在焊点里面。这 种焊点近似半球形，虽然美观，但要特别注意防止虚焊。 3、安装工艺 （1） 电路板设计与安装 导线间距小于 0.1mm 将无法进行蚀刻过程， 因为如果蚀刻液在狭小的空间内不能有效 扩散，就会导致部分金属

14、不能被蚀刻掉。 如果导线宽度小于 0.1mm ，在蚀刻过程中将会发生断裂和损坏。 焊盘尺寸比孔的尺寸至少应大 0.6mm 。 合理放置较小元器件，以使其不会被较大的元器件遮盖。 阻焊剂的厚度应不大于 0.05mm。 丝网印制标识不能和任何焊盘相交。 电路板的上半部应该与下半部一样，以 达到结构对称。因为不对称的电路板可能会变 弯曲。 （2）、以下所列限制条件决定了板面的设计方法: 用于产品原版胶片的翻拍照相机尺寸性能; 原图制表尺寸; 最小的或最大的电路板操作尺寸; 钻孔精度; 精良线形蚀刻设备。 六、调试步骤及故障排除 当完成数字时钟部分后， 我们通电后发现 “分” 的个位数码管的 b 中发

15、光管二极管不亮， 对照数码管的引脚图， 我可以看到 b 中的发光二极管对应的是 6 号引脚， 然后我们就用万用 表的二极管档测试该发光二极管，发现该二极管是亮的，说明数码管本身没问题。于是我就 想可能是接线的问题，便着手去找 6 号引脚对应的接线，当我用万用表测试连线时，突然发 现某一根连线两端的电阻为无穷大（理论上应为 0），于是我便找原因，发现是一个焊点出 现了虚焊，重新焊接后通电调试，发现没有问题，故障完全排除。 七、附图 数字钟及稳压电源原理图 VCC VCC VCC R1 3.3K 7 6 4 2 1 9 10 5 1 2 3 4 5 6 7 8 CP1 VDD EN1 RESTB

16、Q1A Q4B Q2A Q3B Q3A Q2B Q4A Q1B RESTA EN2 GND CP2 CD4518 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 VDD A2 f LT g BI a LE b A3 c A0 d GND e CD4511 16 15 14 13 12 11 10 9 8 9 10 11 12 13 14 A3 GND B3 B2 Y3 A2 Y4 Y2 B4 Y1 A4 B1 VCC A1 7 6 5 4 3 2 1 0.01uF C3 CP S2 0.01uF C4 1 2 3 4 5 6 7 A1 VCC B1 A4 Y

17、1 B4 Y2 Y4 A2 Y3 B2 B3 GND A3 14 VCC 13 R2 12 11 3.3K 10 9 8 VCC 1 2 3 4 GND VDD TR DI S OUT TH R S NE555 8 7 6 5 0.01uF C1 4.7uF VCC CD4011 CD4011 VCC f g dp d dp a b c d e e f DPY a g b GND c GND 3 8 VCC VCC S1 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1A VDD 1B 4B 1Y 4A 2Y 4Y 2A 3Y 2B 3B GND 3A CD4081 14 13

18、12 11 10 9 8 VCC VCC A1 VDD A2 f LT g BI a LE b A3 c A0 d GND e CD4511 VCC VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 CP1 VDD EN1 RESTB Q1A Q4B Q2A Q3B Q3A Q2B Q4A Q1B RESTA EN2 GND CP2 CD4518 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 VDD A2 f LT g BI a LE b A3 c A0 d GND e CD4511 VCC VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 VDD A2 f LT g

19、BI a LE b A3 c A0 d GND e CD4511 VCC VCC VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 CP1 VDD EN1 RESTB Q1A Q4B Q2A Q3B Q3A Q2B Q4A Q1B RESTA EN2 GND CP2 CD4518 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 VDD A2 f LT g BI a LE b A3 c A0 d GND e CD4511 100k R1 Rp 200k 1 2 3 4 5 6 7 8 A1 VDD A2 f LT g BI a LE b A3 c A0 d GND e

20、CD4511 C2 100k R2 VCC 7 6 4 2 1 9 10 5 16 15 14 13 12 11 10 9 f g dp d dp a b c d e e f DPY a g GND c GND VCC b 3 8 VCC 16 15 14 13 12 11 10 9 VCC 16 15 14 13 12 11 10 9 VCC 16 15 14 13 12 11 10 9 VCC 16 15 14 13 12 11 10 9 VCC 7 6 4 2 1 9 10 5 f g dp d dp f g dp d dp f g dp d dp f g dp e e a b c d

21、e e f DPY a DPY a DPY a g b f g b f g b GND c GND GND c GND GND c GND 3 8 7 6 4 2 1 9 10 5 a b c d e 3 8 7 6 4 2 1 9 10 5 a b c d e 3 8 7 6 4 2 1 9 10 5 DPY a a b c f b g d GND e e c GND d dp 3 8 稳压电源的设计与制作 一、设计目的及要求 通过设计与实践做出+5v 的直流稳压电源，为数字钟的主体部分提供连续稳定的电源。 直流稳压电源的功能要求：输入 220V 交流电压，输出+5V 直流电压，且电压稳定，

22、能够 使数字钟正常运行 二、设计所需的器材及工具 直流稳压电源电路元器件清单 元件型 号 220V9V 100uF 2K 7805 2W10 元件数 量 1 2 1 1 1 元件名称 变压器 电解电容 电阻 集成稳压 器 整流桥堆 发光二极 管 两相插头 备注/ 备注/说明 元件封装 10W 左右 耐压 16V25V AXIAL0.4 三端 元件说明 降压变压器 极性电容器 电阻 集成稳压器 整流 显示 1 带半米导线 带半米导线的两相插头 1 以上为直流稳压电源电路的元器件清单 三、设计内容及步骤 1、设计逻辑框图及电路原理图 逻辑框图 电路原理图 2、常用电子仪表的使用及注意事项 这里主要

23、介绍万用表的使用及注意事项 数字万用表由于具有测量精确、取值方便、功能齐全等优点，因此深受无线电爱好者的 欢迎、最普通的数字方用表一般具有电阻测量、通断声响检测、二极管正向导通电压测量。 交流直流电压电流测量、 三极管放大倍数及性能测量等。 有些数字万用表则增加了电容容量 测量、 频率测量、 温度测量、 数据记忆及语音报数等功能， 给实际检测工作带来很大的方便。 但是，数字方用表由于使用不当，在实际检测时易造成表内元件损坏，产生故障。本人根据 在课程设计中造成数字万用表损坏的实际情况，总结出数字万用表在使用中的注意事项如 下： 数字万用表损坏在大多数情况下是因测量档位错误造成， 如在测量交流市

24、电时， 测量档 位选择置于电阻挡，这种情况下表笔一旦接触市电，瞬间即可造成万用表内部元件损坏。因 此，在使用万用表测量前一定要先检查测量档位是否正确。在使用完毕，将测量选择置于交 流 750V 或者直流 1000V 处，这样在下次测量时无论误测什么参数，都不会引起数字万用 表损坏 有些数字万用表损坏是由于测量的电压电流超过量程范围所造成的 如在交流 20V 档位 测量市电，很易引起数字万用表交流放大电路损坏，使万用表失去交流测量功能。在测量直 流电压时，所测电压超出量量程，同样易造成表内电路故障。在测量电流时如果实际电流值 超过量程， 一般仅引起万用表内的保险丝烧断， 不会造成其它损坏。 所以

25、在测量电压参数时， 如果不知道所测电压的大致范围，应先把测量档置于最高档，通过测量其值后再换档测量， 以得到比较精确的数值。 如果所要测量的电压数值远超出万用表所能测量的最大量程， 应另 配高阻测量表笔。如检测黑白彩电的第二阳极高压及聚焦高压。 多数数字万用表的直流电压上限量程为 1000V，因此测量直流电压时，最高电压值在 1000V 以下，一般不会损坏万用表。如果超出 1000V，则很有可能造成万用表损坏。但是， 不同的数字万用表的可测量电压上限值可能有所不同。 如果测量的电压超出量程， 可采取电 阻降压的方法加以测量。另外，在测量 40O1000V 的直流高电压时，表笔与测量处一定 要接

26、触好，不能有任何抖动，否则，除了可能会造成万用表损坏而使测量不准确外，严重时 还可使万用表无任何显示 在测量电阻时，应注意一定不要带电测量。 3、常用电子元件的认识及测量 这里主要介绍色环电阻及电位器、电解电容、整流桥、三端稳压片 色环电阻及电位器、 色环电阻及电位器 电解电容、整流桥、三端稳压片等电子元件 （1）色环电阻及电位器 带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代 表误差。 快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内， 例如是几 点几 K、还是几十几 K 的，再将前两环读出的数代进去，这样就可很快读出数来。 下面介绍掌握此方法的几个要点： 熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕