电子线路数字频率计数器项目报告

PAGEPAGE3目录项目名称……4项目任务……4项目意义……4项目资讯……4数字频率计的工作原理………………4CD40110的用法………44060的用法……………54013的用法……………54017的用法……………6项目决策……7项目计划……7项目实施……8元器件清单……………8数字频率计的原理图绘制……………8原理图符号的自定义绘制……………9数字频率计的双面PCB制作…………10PCB元件封装的创建…10原理图到PCB图的过渡………………10双面PCB的自动布局与手工布线……10元件的自动布局………10元件的手动布局………10手工布线………………10PCB的电源板层、螺丝孔及敷铜的设置…10检查…………11评价…………12设计心得……12一、项目名称:数字频率计的制作二、项目任务:熟悉启动原理图元件符号的编辑器的方法，理解元件符号编辑器各个窗口栏的功能。学会绘制、编辑元件符号。掌握加载自建元件库的方法。学会绘制带有自定义元件符号的电路图。学会复合式元件和总线结构的原理图绘制。项目意义:通过本项目的学习使大家对原理图元件符号的自定义绘制以及总线结构的原理图绘制有个初步的认识，为今后学习其他类似项目打下基础。项目资讯1数字频率计的工作原理数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，而且还可以测量它们的周期。数字频率计由一个1秒钟脉冲产生电路、一个测量控制电路、一个计数器、一个锁存器和电源电路组成。数字频率计时测1秒钟脉冲产生电路。设计数字频率计的关键是设计一个测频率控制信号发生器，产生测量频率的控制时序。控制时钟信号取为1Hz，2分频后即可产生一个脉宽为1秒的时钟test-en，以此作为计数闸门信号。当test-en为高电平时，允许计数；当test-en由高电平变为低电平（下降沿到来）时，应产生一个锁存信号，将计数值保存起来；锁存数据后，还要在下次test-en上升沿到来之前产生零信号clear，将计数器清零，为下次计数作准备。2CD40110的用法CD40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。CD40110有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。CD40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平，当计数器从0~9时，BO输出负脉冲：从0~9时CO输出负脉冲。在多片级联时，只需要将CO和BO分别接至下级CD40110的CPU和CPD端，就可以组成多位计数器。34060的用法CC4060由一震荡器和14极二进制串行计数器位组成，震荡器的结构可以是RC或晶振电路。CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。在1CP（和CPo）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。CC4060提供了16引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。引出端符号：1CP时钟输入端CP0时钟输出端0CP反相时钟输出端Q4～Q10，Q12～Q14计数器输出端14Q第14级计数器反相输出端VDD正电源Vss地逻辑符号：引出端排列（俯视）：44013的用法4013由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出。此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复线上的高电平完成。4013提供了14引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。引出端符号1D－2D数据输入端1CP－2CP时钟输入端1SD－2SD，1RD－2RD直接复位端1Q－2Q原码输出端1Q－2Q反码输出端VDD正电源Vss地54017的用法4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4种封装形式。引出端功能符号CO：进位脉冲输渊CP：时钟输入端CR：清除端INH：禁止端Q0-Q9:计数脉冲输出端VDD：正电源VSS：地五、项目决策利用Protel99SE软件绘制数字频率计的原理图、PCB图，然后将绘制好的电路板通过机器雕刻，然后进行元件的焊接、组装，最后进行调试。六、项目计划由于在Protel99SE内置的元器件库中无法找到本项目所要用到的CD40110、4017以及数码管符号，所以本项目第一步计划要利用一节课时间自己绘制原理图元件符号以及创建元器件库。第二步计划用一节课时间完成复合式元件和总线结构的原理图绘制。第三步计划用二十分钟完成PCB元件封装的创建。第四步计划利用三十分钟完成原理图到PCB图的过渡。第五步计划用二十分钟完成双面PCB的自动布局与手工布线。第六步计划用十分钟完成PCB的电源板层、螺丝孔及敷铜的设置。第七步计划用一个小时完成电路板的加工焊接与调试。七、项目的实施1元器件清单2数字频率计的原理图绘制2.1原理图符号的自定义绘制绘制CD40110元件符号，按引脚特性进行重新分布，通常习惯把输入引脚放在左侧，输出引脚放在右侧，设计好的元件符号如下图所示。从Protel99SE元件库里复制出4017元件，粘贴到自己创建的元件库内稍作修改，结果如图所示。3数字频率计的双面PCB制作3.1PCB元件封装的创建首先启动元件封装库编辑器，接着创建元件封装分为自行绘制全新的CD40110元件封装、用复制修改方法绘制数码管元件封装、利用向导方法来绘制接插连接器元件封装。3.2原理图到PCB图的过渡添加元件封装形式进行电气规格检查加载元件封装库进行PCB图的设计环境设置规划电路板加载网络表3.3双面PCB的自动布局与手工布线3.3.1元件的自动布局所有元件封装图重叠在布线区内，不便于手工调整元件布局，需要通过“自动布局”命令，将布线框内重叠在一起的元件彼此分开，以便浏览和手工预布局。执行菜单命令“Tools”里的“AutoPlace”，在弹出的框中选择第二种统计式方式，在下面两栏分别输入“+12v”和“GND”，单击“OK”按钮，启动自动布局过程。3.3.2元件的手动布局手工布置元件时，使用鼠标移动元件，大体原则是使所有的连线最短，左边信号进，右边信号出，插接连接器放在电路板边缘，最终使得电路中的元件符合要求，而且预拉线交叉尽可能少，以便于后续的手工布线。3.3.3手工布线在布线前设置布线规则，设置布线板层、最小间距、线宽、优先权。然后自动布线，最后手工调整布线。3.4PCB的电源板层、螺丝孔及敷铜的设置PCB的电源板层设置PCB的螺丝孔设置补泪滴设置敷铜最终完成的PCB图如下图所示：八、检查原理图设计绘制完成后，还要进行电气检查，如下图所示：九、评价本项目完成进度较快、质量较好、总体来看蛮好。十、设计心得在这个项目的学习中，我除了获得了专业知识另外我还懂得了一点：运筹帷幄，三思而后行。电路图看似简单，但如果不精心设计一下它的布局那将会给后面的导线连接带来致命的问题，因为导线的连接不允许相互交叉。同时导线的连接也有学问，可以采用从里