1. 설계 작업
(1) 설계 시나리오를 비교하고 설계 시나리오를 선택합니다.
(2) 단위 회로 설계 및 주요 구성 요소에 대한 설명을 완료합니다.
(3) 각 유닛 회로를 설치하려면 배선이 깔끔하고 아름다워야 한다.
(4) 커리큘럼 디자인 보고서 문서를 작성하십시오.
2. 설계 요구 사항
(1) 요구 사항을 충족하는 전자 스톱워치를 디자인하고 제작합니다.
(2) 스톱워치는 6 비트 7 세그먼트 LED 디스플레이로 표시되며, 이 중 2 개의 디스플레이 점과 4 개의 디스플레이 점이 있습니다.
초, 표시 해상도는 0.0 1 초입니다.
(3) 최대 시간 99 분 59 초;
(4) 타이밍 오차는 0.065438 0 초를 초과할 수 없습니다.
(5) 자동 재설정, 타이밍 시작, 타이밍 일시 중지, 타이밍 재개 등의 제어 기능이 있습니다.
(6) 제어 작동 버튼 수는 2 개를 초과 할 수 없습니다.
3. 부품 개선
3. 1 자신이 설계한 회로 설치.
(1) 구성 요소 검사
(2) 회로 조립: 설계된 회로에 따라 빵판에 구성요소를 삽입하거나 일반 보드에 용접합니다. 용접 후 회로 다이어그램에 대해 자세히 검사하여 연결 오류, 짧은 용접, 가상 용접 현상이 있는지 확인합니다.
3.2. 전원 켜기 모드
(1) 전원 켜기 테스트: 설치된 회로 기판의 매개변수 및 작동 상태를 측정하여 회로 조정의 기초를 제공합니다.
(2) 전원 공급 디버깅: 반복 조정 및 측정 후 회로 성능이 요구 사항을 충족합니다.
3.3 디버깅 보고서 작성
커리큘럼 디자인 설명서 작성 형식
참고 문서 "과정 설계 설명서 작성 형식" 을 참조하십시오.
4. 참고 자료
1,' 디지털 전자 기술 도론', 호김무 편집장, 교통대학.
2. "디지털 전자 기술의 기초" 강 편집장 고등 교육 출판사.
디지털 전자 기술 고등 교육 출판사. 양지충 편집장
둘. 시나리오 데모
2. 1. 시나리오 선택
설계 요구 사항 분석을 통해 디지털 전자 회로에 대한 지식을 적용하여 구조도를 그립니다. 검사 후 EWB 에서 구조도를 시뮬레이트합니다. 검증을 거쳐 설계 회로를 달성하기 위해 어떤 방안을 고려할 수 있습니까? 우리는 구조도에 따라 범용 보드에 용접하여 설계된 회로를 구현할 수 있습니다. 또한 PROTEL 에서 구조도를 그려 PCB 보드를 제작하여 배선하고 설계된 회로를 구현할 수 있습니다. 설계된 회로도 빵판에 실을 꽂아서 실현할 수 있다. 우리는 가게에서 유니버설 보드만 사기 때문에 유니버설 보드로 배선한다.
2.2 회로의 전반적인 기능 및 구조 분석
이 회로의 목표는 디지털 스톱워치를 설계하는 것이다. 그림 2. 1 에서 볼 수 있듯이 디지털 스톱워치 회로 시스템은 주 회로와 확장 회로 두 부분으로 구성됩니다. 주 회로 완료 개수 기능은 회로 완료 제어의 확장 기능을 제어합니다. 설계된 회로를 통해 제로, 시작, 일시 중지 및 재개 제어 기능이 있는 타이밍 디지털 스톱워치를 구현할 수 있습니다.
회로의 요구 사항에 따라 회로의 전체 구조 상자 다이어그램을 설명할 수 있습니다 (그림 2.2 참조).
그림 2.2 다기능 디지털 스톱워치 시스템 구성 블록 다이어그램
설계 섹션에 사용되는 디바이스 이름은 다음과 같습니다.
클럭 신호: 555 로 구성된 멀티 바이브레이터.
카운터: 74LS 190
래치: CT74LS373
디코더: CT74LS47
표시: BS20 1
555 로 구성된 멀티 바이브레이터 소개
3. 1.555 및 RC 는 멀티바이브레이터를 구성합니다.
도어 회로로 구성된 멀티바이브레이터는 회로 형식이 다양하지만 예외 없이 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 첫째, 회로에는 도어 회로, 전압 비교기, BJT 등과 같은 스위치 부품이 포함되어 있습니다. 이러한 장치는 주로 하이 레벨 및 로우 레벨 생성에 사용됩니다. 다음은 피드백 네트워크입니다. 출력 전압을 스위치 장치에 적절히 피드백하여 출력 상태를 변경합니다. 또한 RC 회로의 충전 방전 특성을 사용하여 원하는 진동 주파수를 얻을 수 있는 지연 고리도 있습니다. 많은 실제 회로에서 피드백 네트워크에는 지연 기능이 있습니다. 그림 3. 1. 1 은 가장 간단한 멀티바이브레이터입니다.
3.2 진동주기 계산
진동하는 동안 회로 상태의 전환은 주로 커패시턴스의 충전 및 방전 시간에 따라 다르며 전환 시간은 의 값에 따라 달라집니다. 주기 T 는 위에서 분석한 회로의 상태 변환 중 몇 가지 고유 값에 따라 계산됩니다.
4 가지 칩 소개
4. 1 74LS 190
74LS 190 은 일반적인 통합 동기화 십진수 더하기 및 빼기 카운터입니다. 그림에서 LD 는 비동기적입니다.
숫자 제어 터미널 설정, ~ CT 는 개수 제어 터미널, D0-D3 은 병렬 데이터 입력 터미널, Q0-Q3 은 출력 터미널, ~ U/D 는 더하기 및 빼기 개수 제어 터미널입니다. CO/BO 는 반올림/차용 출력입니다. (RC) 는 진행파 시계의 출력입니다. CT74LS 190 에는 전용 제로 입력이 없지만 데이터 D3D 1D0 = 0000 을 통해 카운터의 제로 기능을 구현할 수 있습니다.
74LS 190 의 핀 다이어그램과 메뉴는 다음 그림과 같습니다.
4.1..1.74ls190 핀 차트
표 4.1..1.74ls190 메뉴
입출력
Cpr0 (1) r0 (2) S9 (1) S9 (2) qaqbcqd
X 1 1 0X 0 0 0 0 0
1 1X 0 0 0 0 0 0
Xx1110 0 01
↓X 0X 0
숫자를 세다
0X 0X
0XX 0
X 0X
(1) 비동기 디지털 설정 기능: ~ LD = 0 이면 펄스 CP 또는 기타 신호 입력 유무에 관계없이 숫자를 병렬로 입력합니다.
D3-d0 에 따라 카운터에 해당하는 트리거를 넣습니다. 이때 Q3Q2Q 1Q0 = D3D 1D0 입니다.
(2) 개수 함수: CT = 0, LD = 1. ~ U/D = 0 일 때 CP 펄스 상승변의 작용으로 진행됩니다.
십진수 덧셈 수. ~ U/D = 1 일 때 CP 펄스 상승 가장자리의 작용으로 빼기를 수행합니다.
(3) 기능 유지: ~ CT = ~ LD = 1 이면 카운터가 변경되지 않습니다.
4.2 CT74373
래치의 도식은 다음과 같습니다
그림 4.2. 1 래치 다이어그램
C 는 잠금 신호의 입력이고, D 는 데이터 입력이고, Q 와 Qo 는 상호 보완적인 데이터 출력입니다. C=0 일 때 G2 차단, 출력 0, G3 차단, 출력 1. G5 출력 Q=D 와 Qo=Do(D 와 Do 는 상호 보완적인 데이터). C 가 0 에서 1 으로 변경되면 두 가지 상황이 논의됩니다. 첫째, c 가 0 에서 1, Qo= 1, Q=0 으로 변경되면 G2 가 차단되고 G4 문도 막혔습니다. G2 문 출력 Qo= 1. 원래 상태는 변경되지 않습니다. 둘째, c 가 0 에서 1 으로 변경되면 Qo=0, Q= 1 이 됩니다. G2 문의 두 입력이 모두 1 이면 출력 Qo=0 으로 Q= 1 이 됩니다. D 0 또는 1 은 원래 상태를 변경하지 않습니다. 위의 분석에 따르면 C=0, Q=D 일 때 회로는 데이터를 잠그지 않으며 버퍼와 같습니다. C= 1 이면 d 는 회로 상태에 영향을 주지 않습니다. C 가 0 에서 1 으로 변경되면 데이터 d 가 잠기고 유지됩니다. C 가 1 에서 0 으로 바뀔 때까지.
그림 4. 2. 2 CT 74ls 373 의 핀 차트
CT74LS373 은 전형적인 8 비트 잠금 장치이며 OC 는 3 상태 출력으로 제어되며 저평은 유효합니다. 즉, 수평이 낮을 때 입력 데이터는 출력측에 도달할 수 있고, 수평이 높을 때 8 방향 출력은 모두 높은 저항 상태이며, C 는 잠금 메모리의 잠금 제어 입력단입니다. C 의 하강은 데이터를 잠그고 저평을 유지하지만 고평은 잠그지 않고 입력 데이터는 출력측으로 곧장 간다. 각 잠금 메모리에는 하나의 동상 출력만 있으며 상호 보완 출력은 없습니다. 기호의 출력 및 입력 터미널 지시선에 표시된 숫자는 칩에 있는 터미널의 핀 번호입니다.
표 4.2. 1 CT74373 메뉴:
입출력
OCCDQ
LHHH
LHLL
LLXQo
HXXZ
표 1 및 2 행은 OC 가 저평이고 C 가 고평일 때 Q 가 D 와 함께 변경되고, 세 번째 행은 OC 와 C 가 모두 저수준 Q 이며, 원래 QO 를 그대로 유지한다는 것을 나타냅니다. 네 번째 행은 OC 가 고평일 때 출력 Q 가 고평에 대해 Z 를 구성한다는 것을 나타냅니다.
4.3 74LS47
그림 4.3. 1 74LS47 핀
1 핀: 이진 세트 입력; 2 발: 에너지 끝;
3 핀: 5 비트 설정 터미널 입력; 4 핀: 출력
5 피트: 출력; 6 피트: 에너지 끝 만들기; 핀 7: 접지 단자
8 핀: 출력 끝; 9 핀: 출력 끝; 10 핀: 이진 클럭 신호; 1 1 핀: 5 진 클럭 신호; 12 핀: 이진 리셋 입력; 13 핀: 5 자리 리셋 입력; 14 핀: 전원 연결.
표 4.3. 1 74LS47 메뉴
4.4 비디오 디코더
현재 많은 가전제품에는 가전제품의 운행 데이터를 시각화할 수 있도록 10 진수 문자를 표시하는 문자 모니터가 있다. 현재 널리 사용되는 문자 모니터는 7 단 문자 모니터 또는 7 단 디지털 파이프입니다. 일반적인 7 단 디지털 파이프에는 LCD 디스플레이 디지털 파이프와 반도체 디지털 튜브의 두 가지 유형이 있습니다.
LCD 디스플레이 디지털 튜브는 LCD 라고 하는 LCD 재질의 투명도 또는 표시된 색상을 외부 전기장에 의해 제어되는 특성으로 만듭니다.
반도체 디지털 튜브는 7 개의 발광 다이오드로 구성되어 있다. 그림 4.4. 1 은 LED 핀 및 해당 회로입니다.
그림 4.4. 1 (a)LED 핀 및 해당 회로
LED 제품은 매우 다양합니다. 음극회로와 양극회로는 그림 4.4. 1(b) 와 (C) 에 나와 있습니다. 일반적으로 사용되는 디지털 모니터는 BS20 1 및 BS202 입니다.
LED 가 십진수를 정상적으로 표시하는 10 자를 구동하려면 LED 앞에 디스플레이 디코더를 연결해야 합니다.
디스플레이 디코더가 수행할 수 있는 논리적 기능은 입력 842 1BCD 코드를 LED 발광을 구동하는 고저수준 신호로 변환하고 LED 를 구동하여 다른 십진수 문자를 표시하는 것입니다. 디스플레이 디코더의 구성에 대해 이야기 해 봅시다.
디스플레이 디코더는 LED 를 구동하여 0 에서 9 까지의 10 자리 숫자를 표시할 수 있으며, 이 10 자리 문자는 높고 저평의 10 가지 조합 상태에 해당하므로 4 개의 이진수로 높은 저평의 10 가지 조합 상태를 설명해야 합니다. LED 발광의 특징에 따라 표 4.4. 1 과 같이 디스플레이 디코더의 논리적 기능을 설명하는 진가치 표를 얻을 수 있습니다.
표 4.4. 1 은 디코더의 논리적 기능에 대한 진리표를 제공합니다.
4.4.2 7 세그먼트 숫자 표시의 발광 세그먼트 그룹
4.5 4 개의 2 입력 및 비 도어 74LS00
그림 4.5. 1 74LS00 핀 차트
위 그림에서 1, 2,3 은 문과 비문으로 구성되어 있습니다. 여기서 1, 2 는 입력이고, 3 은 출력입니다. 4, 5, 6 구성 및 비문. 여기서 4,5 는 입력이고 6 은 출력입니다. 8,9 및 10 구성 및 비문. 여기서 9, 10 은 입력이고 8 은 출력입니다. 1 1, 12 및 13 구성 및 비문, 여기서 12 및/kloc-;
4.6 42 입력 및 문 74LS08
5 개의 설계 다이어그램
십진법
배선할 때는 구조도의 핀에 따라 모든 칩을 연결하고, 연결할 때는 단락할 때 조심해야 한다.
정방정계
자동사 설치 과정
6. 1 도구 설치
납땜 인두 1, 송향 1 상자, 용접 주석 1 코일, 벗기기 클램프 1, 뾰족한 입집게/Kloc-0
6.2. 특정 설치 단계
(1) 먼저 와일드 보드의 구조 원리를 파악하고 각 잭이 등위인지 여부를 구분해야 합니다.
(2) 둘째, 복합 블록 및 조립품의 위치를 합리적으로 배치하여 가능한 한 동일한 선에 유지합니다.
(3) 도체의 절단에주의를 기울이고 도체의 단열재를 절단한다. 절단된 코어 길이는 연결의 요구를 충족시켜야 하며, 너무 길거나 너무 짧아서는 안 되며 코어 와이어를 손상시킬 수 없습니다. 실이 아름답고 뜨겁지 않게 벗기기나 전기칼로 자르세요. 구체적인 작동 방법은 다음과 같습니다. 필요한 연결 길이에 따라 클램프 가장자리로 단열재를 부드럽게 자르고, 왼손으로 와이어를 잡고, 오른손에 힘을 주어 끝 단열재를 코어선에서 분리합니다. 전기 나이프를 사용할 때 칼날은 전선과 45 도 각도로 플라스틱 절연층으로 들어간다.
(4) 전선의 배열과 배선은 가지런하고 교차하지 않아야 한다. 와이어가 수직으로 수평이 되도록 하여 매달린 선의 존재를 최소화해야 한다. 이것은 원활한 조정과 테스트에 도움이 된다. 배선의 구체적인 방법과 절차는 다음과 같습니다. 가능한 한 오류를 피하기 위해 배선은 구성 요소의 정렬 순서에 따라 순차적으로 진행되어야 하며, 동일한 구성 요소는 핀 순서에 따라 순차적으로 배선할 수 있습니다.
6.3. 설치 고려 사항
(1) 특정 전류가 설치된 구성 요소 사이를 안정적으로 통과할 수 있도록 잘 접촉해야 합니다.
(2) 부품 파손은 피해야합니다. 불필요한 기계적 손상을 방지하기 위해 구성 요소를 수직으로 플러그합니다.
(3) 설치 시 절연이 좋은 절연 전선을 사용해야 하며, 배선할 때 구성요소 사이의 거리를 취해야 합니다. 연결할 때 선과 선 사이의 교차는 가능한 한 적어야 합니다.
7. 디버깅 및 테스트
7. 1 디버그 전 감지
전자 설치가 완료된 후에는 보통 서둘러 전원을 켜서는 안 되며, 먼저 자세히 점검해야 한다. 검사 내용은 다음과 같습니다.
(1) 연결이 정확합니까?
일반적으로 다음과 같은 두 가지 검출 방법이 있습니다.
A. 배선도에 따라 각 부품을 차례로 검사합니다.
이 방법은 설치된 회로를 일정한 순서로 하나씩 검사하고 핀 순서에 따라 같은 구성요소를 순차적으로 검사하는 것이 특징이다. 그래서 효과보다 실수선과 누출선을 쉽게 찾을 수 있다.
B. 실제 회로를 기준으로 구조도에 대해 회로를 검사합니다.
이 방법은 구성요소 중심 회로 검사 방법입니다. 각 구성요소 핀의 연결을 한 번 찾아 각 위치가 회로 다이어그램에 있는지 확인합니다. 이 방법은 실수와 누락을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 여러 줄을 쉽게 찾을 수 있다.
오류를 방지하기 위해 회로 다이어그램에 검사된 컨덕터를 표시해야 합니다. 포인터 만용표' 옴 1' 파일이나 디지털 만용표' 다이오드' 파일의 버저로 컴포넌트 핀을 측정하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 접촉 불량을 동시에 발견할 수 있습니다.
(2) 부품 설치
구성 요소 핀 사이에 단락이 있는지 확인하십시오. 접합부의 접촉 불량 여부; 다이오드의 극성과 통합 요소의 핀이 잘못 연결되었는지 여부
(3) 전원 및 신호 소스 연결이 올바른지 여부.
(4) 전원 단자와 접지 사이에 단락이 있는지 여부.
참고: 전원을 켜기 전에 전원 코드를 분리하고 다용도 표를 사용하여 전원 터미널과 접지 사이에 단락이 있는지 확인하십시오. 회로는 상술한 검사를 통과하여 착오가 없음을 확인하면 디버깅으로 옮길 수 있다.
7.2 라이브 관찰
정확하게 측정한 전원을 회로에 연결합니다. 연기가 나는지, 냄새가 나는지, 터치 장치가 뜨거운지, 전원 공급 장치가 단락되어 있는지 등을 포함한 이상 현상이 있는지 관찰합니다. 이상이 있으면 즉시 전원을 차단하고 문제 해결 후 전원을 켜야 합니다. 그런 다음 각 채널의 총 전압과 각 핀의 전원 전압을 측정하여 부품이 제대로 작동하는지 확인합니다.
7.3 디버깅 고려 사항
디버그 결과가 올바른지 여부는 측정 정확도와 정확도에 크게 영향을 받습니다. 디버깅 효과를 보장하기 위해서는 측정 오류를 줄이고 측정 정확도를 높여야 합니다. 이를 위해 다음 사항에 주의해야 합니다.
(1) 디버깅하기 전에 각종 기기의 사용 방법을 숙지하고, 기기의 부적절한 사용이나 기기의 성능이 좋지 않아 측정 결과가 부정확하고 판단이 잘못되지 않도록 주의 깊게 점검해야 한다.
(2) 측정 기기의 접지선은 측정 결과의 정확성을 보장하기 위해 측정 대상 기기의 접지선과 연결되어 시스템의 기준 지전위를 형성해야 한다.
(3) 측정 지점과 방법을 올바르게 선택해야합니다.
(4) 디버깅 과정에서 시종일관 엄밀한 과학적 기풍이 있어야 하며, 성공을 서두르지 말아야 한다. 디버깅 과정에서 자세히 관찰하고 측정해야 할 뿐만 아니라 기록도 잘 하고 분석판단도 잘해야 한다. 절대 문제를 겪지 마라, 어떤 엉망진창한 목적도 없이 배선을 고치거나, 심지어 회로를 뜯어 다시 설치하기도 한다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 지혜명언) 이렇게 하면 문제를 해결할 수 없을 뿐만 아니라, 오히려 더 큰 고장이 나고, 심지어 부품과 측정기구를 손상시킬 수도 있다.
7.4 문제 해결
새 회로 기판 고장은 늘 있는 일이니, 모든 학생은 반드시 진지하게 대해야 한다. 트집을 잡을 때는 먼저 인내심과 세심함이 있어야 하고, 대충대충 해서는 안 된다. 동시에 머리를 써서 자세히 분석하고 판단해야 한다.
회로가 작동할 때는 먼저 전원을 끈 다음 회로에 연결 오류, 결선, 단절, 접촉 불량, 부품 손상, 잘못된 부품 삽입, 잘못된 핀 연결 등의 상황이 있는지 확인해야 합니다. 만용표의 도움을 받아 검색할 수 있다.
완전한 시스템 회로의 경우 빠르고 정확한 문제 해결에는 어느 정도의 실무 경험이 필요합니다. 초보자에게는 먼저 회로도를 자세히 분석하고, 전체 회로를 여러 기능 블록으로 분해하여 각 부분의 신호 전송 관계와 작동 원리를 정리해야 한다. 그런 다음 증상 및 관련 테스트 데이터를 기준으로 장애가 발생할 수 있는 부분을 분석 및 초보적으로 파악한 다음 위 단계에 따라 회로의 이 부분을 자세히 검토하면 장애 지점 및 장애 원인을 신속하게 찾을 수 있습니다.
8. 구성품 목록
(1) ct74ls191-동시 십진수 카운터 (7 개);
(2) CT 74LS08-42 입력 및 문 (2);
(3) CT 74LS373-8 비트 잠금 메모리 (3 개);
(4) CT 74LS48-BCD 7 단 디코더/드라이브 (6 개);
(5) CT74L00-42 입력 및 비문 (2 개);
(6) BS 20 1-* * * * 양극 디지털 디스플레이 튜브 (6 개);
(7) 저항 2 개, 48kω2 의 저항 2 개, 1 의 저항 2 개
(8) 스위치 2 개와 전원 공급 장치 1 개 VCC+5V；;
(9) 전선 몇 개.
(참고: 일부 구성 요소는 사용할 수 없으며 기능이 유사한 칩으로 대체합니다. ) 을 참조하십시오
9. 경험
몇 주간의 노력 끝에 교과 과정 설계의 임무가 마침내 완성되었다. 이것은 우리의 첫 번째 코스 디자인입니다. 범용 보드의 내부 구조, 관련 칩의 핀 기능 등 이전에 몰랐던 많은 지식을 알려 주었습니다. 디자인에서 우리는 많은 문제를 겪었고, 심지어 이전에 없던 문제도 있었다. 학우의 도움과 선생님의 지도 아래, 우리는 마침내 그 문제들을 극복하고, 우리의 실천 능력을 단련하여, 우리가 진정으로 이론과 실천을 결합할 수 있게 하였다.
회로를 만들 때, 나는 회로를 연결할 때, 반드시 조심해야 한다는 것을 깊이 깨달았다. 반드시 모든 선이 좋은 접촉을 해야 한다. 실험 회로에 문제가 있을 때는 인내심을 가지고 차근차근 검사해야 한다. 실험 테스트에서는 냉정하고 질서 정연하며, 문제에 부딪히면 책에 적극적으로 생각하고 실험 데이터를 기록해야 한다.
이 과정의 설계 과정에서, 나는 이론적 지식만으로는 충분하지 않다는 것을 알게 되었고, 또한 약간의 실천 지식도 알아야 한다는 것을 깨달았다. 따라서 교과 과정 설계 실습에서는 실험과 교실 수업을 결합하여 이론을 실제와 연결시키는 능력을 키워야 한다. 예를 들어, 문제를 검사하고 해결할 수 있는 능력이 있습니다.
이 과정 디자인도 우리 팀의 협력 정신을 키웠다. 단결이란 힘이다. 이것은 비교적 좋은 해석이다. 앞으로의 교과 과정 설계를 위한 기초를 다졌을 뿐만 아니라, 우리의 협력 정신과 문제 분석 능력도 배양했다.
10. 참조
강。 전자 기술의 기초 (디지털 부분). 제 4 판 베이징: 고등교육출판사, 2005.
[2] 안씨. 디지털 전자 기술의 기초. 제 4 판 베이징: 고등교육출판사, 1998.
[2] 양지충. 디지털 전자 기술. 베이징: 고등 교육 출판사, 2000
장건화. 디지털 전자 기술. 베이징: 기계공업출판사, 1994.
리야보. 디지털 회로 및 시스템. 베이징: 전자공업출판사, 1998.
[5] 진화영자아경. 디지털 전기 실험 지침서. 호남: 호남 공과 대학, 2005
감사합니다. 전자 회로 설계-실험-테스트. 우한: Huazhong 과학 기술 대학 출판사, 2005
조아성. 디지털 회로 및 FPGA. 베이징 인민우편출판사, 2004
덩용 등빈. 디지털 회로 설계 전체 설명서. 국방공업출판사, 2004.