对电路总体进行仿真时,发现仿真过程中秒的跳转要很长时间,跟实际中的1s中差距很大,但是秒计数脉冲是由1HZ的函数发生器产生的,后来了解到这是由于multisim中仿真步进时间设置的关系,仿真时间与实际时间并不是同步的,这并不会影响实际焊接电路后的计数时间,也就是说实际焊接后秒的跳转仍然是设定的1s。
2、焊电路板过程中的问题
(1)芯片的布局
不仅要讲求美观更要讲求电路连接的方便性。首先选定地线和电源正极线,然后规划大体芯片布局,从上到下逐级布局,最上面放置数码管,下一排放置74LS48译码芯片,第三排放置74LS160计数器,第四排放置各种与非门。最后根据电源线的分布以及芯片电源引脚以及其他需要接电源线的引脚进行合理调整,争取连线最短最少。
(2)合理利用万能版
要学会利用这块万能板的走线,比如板子过孔都是三个过孔相连的,把同一个节点的所有连线均匀地分布在这三个相连的过孔上。仿真的时候我们可以把很多线连载一个小小的节点上,但是实际焊万能板的时候却不能这样,因为每个导线或者芯片的引脚都是有一定体积的,焊接之前必须充分考虑到这一点。每隔留个过孔就又两行铜线,只要对这些铜线稍加处理就能使它们变成电源线和地线。由于每块芯片都必须接电源线和地线,所以好好利用者写平行的铜线同样能够起到减少飞线的效果。 (3)标记芯片管脚
实际上在万能板上焊接东西是一个比较麻烦的也考验焊接者耐心的事情,但是我们稍稍对板子做一些优化就能简化我们焊接的过程。比如固定好每块芯片的管座以后在管脚旁边标好引脚的标号,这样能够帮助我们更加准确的把每根导线焊道它该焊到的地方,同时也减少了我们看电路图纸的频率,节约了时间,减小了错误焊接的概率。 (4)合理安排焊接顺序
整个数字钟最核心最基础的部分应当是秒脉冲的产生了。如果秒脉冲发生器没有连接号,真个电路就不会有任何结果。所以首选选择焊接秒脉冲发生器。之后再按照设计的总体电路图,从底层开始逐层连接。 (5)严格按照电路图标号接线
有的芯片比如与非门芯片、非门芯片等,一块芯片中就有多个逻辑门,很多同学喜欢随意使用其中的逻辑门,而我想说的是我们一定要按照仿真图上面的标号选择逻辑门。这样做是非常有道理的,因为数字电子课程设计用到了大量的数字芯片,自然连线会非常多,我们很可能会不记得那根线连到了芯片的那个引脚,一旦不记得了我们得重新在密密麻麻的导线束中跟踪某跟导线的走势,这样做是非常消耗时间的。如果严格按照仿真图的标号联线则不会出现上述问题。 (6)调试基本功能电路
电路焊接完成并不意味着就会出现正确结果。连接完成通电之后往往还是会出现很多的问题。这时候要首先要从硬件连接上检查,排查有没有引脚接错位置,同时使用万用表测量是否连接完好。在我的电路板调试过程中,不管是分位还是秒位的十位都是在各位为跳到9的同时跳转,也就是提前1秒或者1分进行加一跳转,在确定硬件连接没有错误之后,从原理上寻找问题,发现multisim中的74ls160
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时钟脉冲信号是下降沿有效,实际中7474ls160的脉冲信号是上升沿有效,由于74ls160的进位信号是在第九个脉冲打来时出现高电平第十个计数脉冲来到的时候回到低电平,所以按照仿真电路连接的时候就会出现在各位跳到9的时候十位就同时跳转的情况,为了解决这一问题,让进位输出经过一个非门反向后接到十位计数脉冲,结果显示为理想结果。 (7)拓展电路的设计与调试。 由于实验室中没有蜂鸣器,所以用发光而接管代替蜂鸣器来进行整点报时。在第59分钟的51秒53秒55秒57秒59秒让发光二极管点亮,其余时间均为熄灭状态。整个调试过程主要是通过发光二极管的电流的控制。之前由于使用的电阻不够大,通过发光二极管的电流电路的电流过大以至于都影响到前一级的与非门以及其他与非门的工作,使整个电路的计时结果都受到影响,每当第一次点亮二极管之后,计数器都自动清零了。思考许久之后试探着把分压电阻选成47k欧姆的,结果就实现了所需的现象。
七、心得体会
整体规划很重要,同时必须要有足够的耐心,脚踏实地一点一点的完成。
在拿到课程设计题目的时候,第一步要根据设计要求,思考原理以及实现方案。第二步要根据自己所选定的方案确定选用那些元器件,然后查阅相应芯片的资料,掌握其引脚分布以及用法。第三部将整体的设计分成各个子模块,然后一个模块一个模块的进行设计,最后将各个子模块整合在一起进行整体仿真。整个仿真过程中必须仔细认真,而且要有足够的耐心,不厌其烦的进行测量校正修改。直到得到预想的结果。
焊接过程中,要严格根据自己的仿真图逐层逐步的进行,防止出现漏焊或者焊接混乱的现象发生。第一步要对整体的布局做规划,不仅要美观,更要方便焊接。第二步,焊接过程中必须小心谨慎,在讲求美观的同时,更要保证焊接点可靠。第三步便是调试过程了,调试过程中出现的问题,要从原理分析找出问题的大概位置,然后对电路连接进行仔细检查。
也许是自己对电子设计方面很感兴趣,整个制作过程都是轻松愉快的。同时在焊接过程中比较仔细认真所以出现的问题不多,每次出现了问题也都是很认真仔细的去排查,最终将整个数字钟的设计基本完成。不过还是有部分问题没有得到很好的解决,按钮消抖部分做的不够好。在以后的相关设计制作中,必须更加仔细认真严谨的去对待。
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八、附录
1、所用芯片及其参数:
序号 名称 元件编号 参数 备注 1 数码管 BS202 4 2 十进制计数器 74LS160 4 3 译码器 74LS48 4 4 二输入非门 74LS00 3 5 四输入与非门 74LS20 1 6 非门 74LS04 1 7 三五定时器 NE555 1 9 轻触开关 1 10 电阻 47k?\\3.3 k?\\100 k? 4\\1\\4 11 可变电阻 2k? 1 12 发光二极管 红、绿 各1个 13 瓷片电容 0.01uF 2 14 点解电容 10uF 1 2.参考文献
【1】数字电子技术基础(第五版) 高等教育出版社
【2】74LS00、74LS04、74LS74、74LS153、74LS138、74LS160 NE555等芯片数据手册
【3】互联网上的资料
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