数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院)

数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院)
2019/4/19

一、焊接训练二、数字电路设计与制作一般方法三、三路抢答器的设计与制作四、设计要求:1.电路仿真设计;2.在数字电子综合实验台上验证;3.焊接制作实际产品. 数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

1.焊接工艺一、焊接工艺（1）焊接的要求电子产品的组装其主要任务是在印制电路板上对电子元器件进行锡焊。焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，都会影响整机的质量，因此，在锡焊时必须做到以下几点： A：焊点的机械强度要足够。但不能用过多的焊料堆积，这样容易造成虚焊。焊点与焊点的短路。 B：焊接要可靠，必须防止虚焊。以保证导电性能。虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

虚焊现象与引线浸润不好与印制版浸润不好典型焊点外观示意图数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

1.焊接工艺 1 焊接工具与材料 2 手工焊接基本操作 3 手工焊接技术要点数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

一、电烙铁 1 锡焊工具与材料数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

普通电烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

常寿命烙铁头电烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

外热式电烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

手动送锡电烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

温控式电烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

热风拔焊台数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

常用焊接工具数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

二、烙铁头及修整镀锡（1）烙铁头一般用紫铜制成，对于有镀层的烙铁头，一般不要锉或打磨。因为电镀层的目的就是保护烙铁头不易腐蚀。还有一种新型合金烙铁头，寿命较长，但需配专门的烙铁。一般用于固定产品的印制板焊接。常用烙铁头形状有以下几种（如图）数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

部分样式烙铁头数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

（2）普通烙铁头的修整和镀锡烙铁头经使用一段时间后，会发生表面凹凸不平，而且氧化层严重，这种情况下需要修整。一般将烙铁头拿下来，夹到台钳上粗锉，修整为自己要求的形状，然后再用细锉修平，最后用细砂纸打磨光。对焊接数字电路、计算机的工作来说，锉细，再修整。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

修整后的烙铁应立即镀锡，方法是将烙铁头装好通电，在木板上放些松香并放一段焊锡，烙铁沾上锡后在松香中来回摩擦；直到整个烙铁修整面均匀镀上一层锡为止。注意：烙铁通电后一定要立刻蘸上松香，否则表面会生成难镀锡的氧化层。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三、焊料铅与锡熔形成合金（即铅锡焊料）后，具有一系列铅和锡不具备的优点：熔点低。各种不同成分的铅锡合金熔点均低于铅和锡的熔点，利于焊接。机械强度高，抗氧化。表面张力小，增大了液态流动性，有利于焊接时形成可靠接头。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

2.手工锡焊基本操作一、焊接操作姿势电烙铁拿法有三种。焊锡丝一般有两种拿法。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

使用电烙铁要配置烙铁架，一般放置在工作台右前方，电烙铁用后一定要稳妥放与烙铁架上，并注意导线等物不要碰烙铁头。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

注意由于焊丝成分中，铅占一定比例，众所周知铅是对人体有害的重金属，因此操作时应戴手套或操作后洗手，避免食入。焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。一般烙铁离开鼻子的距离应至少不少于30厘米，通常以 40厘米时为宜。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

二、五步法训练作为一种初学者掌握手工锡焊技术的训练方法，五步法是卓有成效的。正确的五步法: 准备施焊加热焊件熔化焊料移开焊锡移开烙铁数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三、锡焊基本条件 1. 焊件可焊性 2. 焊料合格 3. 焊剂合适 4.焊点设计合理数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

四、手工焊接注意事项 1 掌握好加热时间在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。 2 保持合适的温度保持烙铁头在合适的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。 3 用烙铁对焊点加力加热是错误的。会造成被焊件的损伤，例如电位器、开关、接插件的焊接点往往都是固定在塑料构件上，加力的结果容易造成元件失效。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

3 手工焊接技术要点一、印制电路板安装与焊接印制板和元器件检查二、元器件引线成型数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三、元器件插装四、印制电路板的焊接五、焊后处理数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

六、导线焊接 1.常用连接导线 2. 导线焊前处理剥绝缘层、预焊数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

3. 导线焊接（1）导线同接线端子的连接有三种基本形式绕焊钩焊搭焊（2）导线与导线的连接导线之间的连接以绕焊为主，操作步骤如下数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

（1）去掉一定长度绝缘皮。（2）端子上锡，穿上合适套管。（3）绞合，施焊。（4）趁热套上套管，冷却后套管固定在接头处。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

4. 屏蔽线末端处理屏蔽线或同轴电缆末端连接对象不同处理方法也不同。无论采用何种连接方式均不应使芯线承受压力。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

七、几种典型焊点的焊法 1.环形焊件焊接法 2.片状焊件的焊接方法数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

3.在金属板上焊导线 4.槽形、板形、柱形焊点焊接方法数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

2.数字电路设计与制作的一般方法统设计的最重要的内容，应该特别注意不同信号之间的逻辑性与时序性。输出电路是完成系统最后逻辑功能的重要部分。在数字电路系统中存在各种各样的输出接口电路。其功能或是发送一组经系统处理的数据；或是显示一组数字；或是将数字信号进行转换，变成模拟输出信号。所以在设计系统的输出电路时，必须注意与负载在电平、信号极性、拖动能力等方面进行匹配。时钟电路是数字电路系统的灵魂，它也是一种控制电路，整个系统都在它的控制之下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

频后形成各种时钟脉冲的电路。设计时钟电路时，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其控制信号结合产生系统所需的各种时钟信号。电源为整个系统工作提供所需的能源，为各端口提供所需的直流电平。在数字电路系统中，TTL电路对电源电压要求比较严格，电压值必须在一定范围内。 CMOS电路对电源电压的要求相对比较宽松，设计电源时，必须注意电源的负载能力，电压的稳定及波纹系数等。很明显，任何复杂的数字电路系统都可以逐步划分成不同层次、相对独立的子系统，通过对数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

子系统的逻辑关系、时序等的分析，最后可以选用合适的数字电路器件来实现，将各子系统组合起来，便完成了整个大系统的设计。 2. 数字系统设计的一般方法与步骤（1）消化课题必须充分了解设计要求，明确被设计系统的全部功能、要求及技术指标。熟悉被处理信号与被控制对象的各种参数与特点。（2）确定总体设计方案根据系统逻辑功能画出系统的原理框图，将系统分解。确定连接不同方框间各种信号的逻辑关系数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

与时序关系。方框图应能简洁、清晰地表示设计方案的原理。（3）绘制单元电路并对单元电路仿真选择合适的数字器件，用电子CAD软件绘出各逻辑单元的逻辑电路图。然后利用电子CAD软件中的数字电路仿真功能对电路进行仿真测试，从而确定电路是否准确无误。若电路中采用了TTL、COMS、运放、分立元件等多种器件时，如果采用不同的电源供电，则要注意不同电路之间电平的正确转换，并应绘制数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

电平转换电路。（4）分析电路设计的电路可能不存在任何问题，但组合起来后系统可能不能正常工作，因此，充分分析各单元电路，特别是对控制信号要从逻辑关系、正负极性、时序等几个方面进行深入的考虑，确保不存在冲突。在深入分析的基础上通过对原设计电路的不断修改，从而获得最佳设计方案。（5）完成整体设计在各单元电路完成的基础上，再用电子CAD软件对整个电路进行仿真，验证设计。根据设计要求来设计出一个比较理想的数字电路系统须经常训练，反复实践才能熟练。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

二、数字电路系统的安装与调试数字系统电路设计完毕后，必须通过试验板的安装与调试来纠正设计中因考虑不周而出现的错误与不足。检测出实际系统正常运行的各项技术指标、参数、工作状态、输出驱动情况及逻辑功能。所以，系统装调工作是验证理论设计，进一步修正设计方案的重要实践过程。具体步骤如下： 1．制作PCB 利用电子CAD设计出PCB图，制作出印制电路板。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

2．检测器件在将器件安装到电路板上之前，要对所选器件进行测试，这样可以减少因器件原因造成的电路故障，提高效率。 3．安装元器件在安装元器件时，集成电路最好通过插座与电路板连接，这便于在损坏器件时进行更换。另外在焊接过程中注意不要出现挂锡或虚焊现象。 4．电路调试电路的调试可分两步进行，首先是单元电路的调试数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

（1）充分理解电路的工作原理和电路结构，对电路输入输出之间的逻辑关系，正常情况下的信号的电平、波形、频率等做到心中有数。据此设计出科学的调试方法，包括仪器的选用、调试的步骤以及每一步骤中检测的部位等。（2）先进行静态测试，确定IC的电源、地及控制端的静态电平等直流工作状态是否正常后再进行动态测试。在进行静、动态测试时应尽量保证测试条件与电路的实际工作状态相吻合。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

（3）在寻找故障时，可由前往后或由后往前按信号的流程对电路进行逐级测量；也可以根据电路的特点在关键部位测量；或根据通电后系统的工作状态直接从电路的某一部分入手检查。（4）明确每次测量的意义。对于要了解什么及希望解决什么问题作到心中有数。（5）在对电路进行检测、试验或调整的过程中，应掌握一些实用的检测方法，如对换法、对比法、对分法、信号注入法信号寻迹法等. 数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

（6）在数字电路中由于不存在大功率、大电流、高电压等工作状态，电路故障一般都是装配过程中出现的挂锡、虚焊、元件插错等原因造成的，除非IC插反了方向或电源接错了，否则有源器件损坏的情况很少。 5．归纳总结当电路能正常工作后，应将测试的数据、波形、计算结果等原始记录归纳保存，以备以后查阅。最后编写总结报告。总结报告应对本设计的特点、所采用的设计技巧、存在的问题、解决的方法、电路的最后形式以及电路达到的技术指标等进行必要的分析和阐述。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

3.三路竞赛抢答器仿真设计一、设计要求 1、设计一个可容纳三组参赛者的竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供参加竞赛者使用。 2、电路应具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人清零发出抢答指令后，如果某组参赛者在第一时间按动抢答开关，则显示器显示出该组参赛者的组号。 3、电路应具备自锁功能。在某组参赛者在第一时间抢答成功后，其他组别参赛者的抢答无效。 4、在Windows2000、EWB5.12软件的平台上设计制作电路，并保存三种格式的文件。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

5、总结报告由电路工作原理、电路图、设计依据、测试验证功能和总结报告5部分组成。 6、EWB文件应满足欧洲标准，可在EWB平台上运行操作，并满足设计功能的要求。 7、Protel网络表文件在Protel平台上应可以打开。 8、电子产品装配焊接工艺制作的电路，装配焊接应可靠、合理、美观。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

二、设计整体方案 1、本设计的重要任务是准确判断第一时间抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一抢答信号后，应立即将其输入锁存，并使其他组别的抢答信号无效。 2、当电路锁存第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答组别的符号。 3、若同时有两组或两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器显示0字符。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三、参考答案： <一>抢答器设计方案一用1块四D触发器74LS175、2块三3输入与非门 74LS10、1块555电路、1块四2输入与门74LS08、1 个七段LED数码显示器和若干按钮开关等器件设计一个可容纳1、2、3，三组参赛者的竞赛抢答器。 1、主持人[X]有一个清零按钮。清零后，显示器清零，抢答开始。 2、三组参赛者分别为：1、2、3组。每组有一个抢答按钮。抢答时，第一时间抢答数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

别符号被显示器L显示。 3、若同时有两组或两组以上抢答，则所有的抢答信号无效，显示器L显示0字符。 4、四D触发器74LS175、三3输入与非门74LS10和四2 输入与门74LS08的逻辑图和功能表分别如图5.1、图 5.2和图5.3所示。三路竞赛抢答器设计电路（一），如图5.4所示。其中，［X］：为主持人清零信号，低电平有效。［1］、［2］、［3］：分别为三个参赛组的组别符号，抢答高电平有效。当主持人按下清零按钮后，FF1的，FF1 数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

Q1＝Q2＝Q3＝0，显示器L显示0字符，所有的抢答无效。第一抢答信号的鉴别和锁存功能由四D触发器FF1 74LS175、三3输入与非门G1、G2、四2输入与门G3 （74LS08如图5.3所示）和一个由555多谐振荡器构成的时钟脉冲信号源CP组合完成。当主持人命令开始抢答后，FF1的。此时，设第一组参赛者在第一时间按下了抢答器按钮［1］，FF1的Q1＝1、，G2的3A＝0、3Y ＝1，G1的3Y输出为0，G3的1Y输出为0，FF1的CLK ＝0，FF1四D触发器74LS175的时钟脉冲信号CLK被封锁（上升沿有效），从而使其他后按抢答按钮的抢答信号无效。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

5、按设计要求，七段数码显示器L对应的译码表，如下表所示。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

注：设计要求 1、依给定器件设计一个可容纳1、2、3，三组参赛者的竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮开关供参加竞赛者使用。 2、电路应具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人清零发出抢答指令后，如果某组参赛者在第一时间按动抢答开关，则LED显示器显示出该组参赛者的组号。 3、电路应具备自锁功能。在某组参赛者在第一时间抢答成功后，其他组别参赛数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

<二>抢答器设计方案二用2块双JK触发器74LS107、 2块三3输入与非门74LS10和1块四2输入与非门 74LS00，1块CC14547七段译码显示器和若干按钮开关等器件设计一个可容纳1、2 、3，三组参赛者的竞赛抢答器。电原理图如下图数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

图 5.1 数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

附：三路竞赛抢答器设计报告一．总体设计方案１.本设计重在能够第一时间鉴别奖答者的信号并将其锁存和显示出相应的组别数，且要在主持人宣布抢答开始后才能开始。 2.一组抢答完成后其他组抢答无效。 3.同时有两组或两组以上抢答，则抢答无效，显示０字符。二．设计原理及依据 1.主持人［Ｘ］有一按钮，　具有数显清零作用，同时抢答开始。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

2.其他三个按钮分别表示三组参赛者１、２、３，第一抢答着的组号显示在数码管Ｌ上，其他组抢答无效。 3.同时有两组或两组以上抢答，则抢答无效，Ｌ上显示０字符。 4.四Ｄ触发器74LS175的时钟脉冲有555定时器以及一些外围元件构成，产生的时钟脉冲频率的计算公式为：数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

5.四Ｄ触发器74LS175的逻辑图和功能表分别如下图所示数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三输入3与非门74LS10的逻辑图和功能表分别如下图所示数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

四2输入与门74LS08的逻辑图和功能表分别如下图所示数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三路抢答器电路图如图4所示。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

设计要求，七段数码显示器Ｌ对应的译码表，如下所示：输入输出显示字符Ｑ１Ｑ２Ｑ３ a b c d e f g 1 2 3 数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

三．设计总结通过用ＥＷＢ软件对设计电路土进行仿真，进一步了接了ＥＷＢ软件的使用，和掌握了电子线路设计的一般方法，对电子设计中常用的元件也更加了解。数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

附三路竞赛抢答器完成图数字电路课程设计与综合实训(江西现代职业技术学院) 2019/4/19

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