1、电子设计基础课程报告设计题目： 采用 4510 芯片完成 8s倒计数钟设计 学生班级：学生学号：学生姓名： 指导教师：时 间： 西南科技大学信息工程学院课程设计报告评分表项 目 分值 得分 备 注选题难度等级 5 由命题教师给定系统设计思想、原理及深度 2 扩展部分电路设计部分内容阐述及参数计算 3 过程详细仿真及分析 5 仿真波形、关键点捕捉电路原理图绘制及规范 2 端口、IC 利用率PCB 图元件布局 3 幅面尺寸，布局规整、紧凑PCB 图完成效果 5 线宽、安全间距、布通率仿真图、原理图、PCB 图打印质量 5 白底、无栅格合 计 30教师：_月 日实验二 EDA 软件简介一、 实验目的
2、1. 了解电子电路仿真软件 Multisim 的基本应用；2. 了解电子电路设计软件 Protel 的电路图编辑基本应用；3. 了解电子电路设计软件 Protel 的 PCB 编辑基本应用。二、 实验内容1了解电路仿真软件 Multisim 和电子电路设计软件 Protel 的各种功能。2熟练电路仿真软件 Multisim 的使用，掌握 Multisim 仿真软件的基本操作方法，重点是 Multisim 的菜单、工具栏、元器件库、仪器仪表库、电路创建的操作方法。主要包含有： Multisim 的基本界面、主窗口、菜单栏、工具栏Multisim 的元器件库Multisim 的仪器仪表库 Mult
3、isim 的基本操作电路创建的基础a.元器件的操作 b.电路图选项的设置 c.导线的操作 e.输入/输出端 仪器仪表的使用 a.仪器仪表的基本操作b.数字多用表（Multimeter）c.函数信号发生器 d.示波器（Oscilloscope）e.逻辑分析仪（Logic Analyzer）f.失真分析仪（Distortion Analyzer） g.电压表h.电流表等 3. 熟悉电子电路设计软件 Protel 的操作界面，操作方法。掌握绘制电路原理图，生成网络表文件，设计电路 PCB 图的基本步骤。按照书上指导熟练原理图库元器件、PCB库元器件封装的设计方法。三、 实验小结通过本实验对 Mult
4、isim 软件、 Protel 软件的电路图编辑方法、基于 Protel 软件的PCB 编辑方法有了更好的掌握，在今后的数电、模电知识学习的方面有了更好的帮助。Multisim 软件拥有功能强大的虚拟仪器和规模庞大的仿真器件库，在没有各类元器件和实验平台下，可以很好地进行仿真，让我们的学习不单是死板的理论知识，学习理论的时候可以很好地与实践结合起来，通过对仿真波形的测试及其相关的参数的分析，便于我们发现电路中存在的问题，并且能够实现电路参数的优化，这一软件要充分利用好。Protel 软件也有很多乐趣，由于软件是全英文版的，刚开始用起来还有点不熟练，但熟悉界面和操作后，就没什么困难，是一个强大的
5、电路 PCB 设计软件，很实用，可以完成电路原理图绘制、PCB 图设计等等。对这些软件的熟练掌握，很大程度上帮助了平时的学习，让枯燥的理论知识动起来，提高了自己的学习兴趣。实验日期：2013 年 4 月 25 日 实验时间： 10-11 节指导教师：黎恒实验三 焊接训练一、 实验目的1. 了解电子焊接的基本知识；2. 初步掌握手工焊接的基本方法和技术。二、 实验内容进行手工焊接训练，在 PCB 板上练习焊接常用元器件，如电阻，二极管等等；手工焊接的方法：1.加热焊件。 恒温烙铁温度一般控制在 280 至 360之间，焊接时间控制在 4 秒以内。 焊接时烙铁头与 PCB 板成 45角，电烙铁头顶
6、住焊盘和元器件引脚然后给元器件引脚和焊盘均匀预热2移开焊锡。 当焊锡丝熔化（要掌握进锡速度）焊锡散满整个焊盘时，即可以 450 角方向拿开焊锡丝。3. 移开电烙铁。 焊锡丝拿开后，烙铁继续放在焊盘上持续秒，当焊锡只有轻微烟雾冒出时，即可拿开烙铁，拿开烙铁时，不要过于迅速或用力往上挑，以免溅落锡珠、锡点、或使焊锡点拉尖等，同时要保证被焊元器件在焊锡凝固之前不要移动或受到震动，否则极易造成焊点结构疏松、虚焊等现象。对元器件焊接的要求 ： 1.电阻器的焊接。按元器件清单将电阻器准确地装入规定位置，并要求标记向上，字向一致。装完一种规格再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊接后将露在 PCB 板表
7、面上多余的引脚齐根剪去。电容器的焊接。 将电容器按元器件清单装入规定位置，并注意有极性的电容器其“+”与“”极不能接错。电容器上的标记方向要易看得见。先装玻璃釉电容器、金属膜电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。2 .二极管的焊接。 正确辨认正负极后按要求装入规定位置，型号及标记要易看得见。焊接立式二极管时，对最短的引脚焊接时，时间不要超过 2 秒钟。 3. 三极管的焊接。 按要求将 e、 b、c 三根引脚装入规定位置。焊接时间应尽可能的短些，焊接时用镊子夹住引脚，以帮助散热。焊接大功率三极管时，若需要加装散热片，应将接触面平整、光滑后再紧固。4. 集成电路的焊接。 将集成电路插装在线路板上，
8、按元器件清单要求，检查集成电路的型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊集成电路边沿的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右或从上至下进行逐个焊接。焊接时，烙铁一次沾取锡量为焊接 23 只引脚的量，烙铁头先接触印制电路的铜箔，待焊锡进入集成电路引脚底部时，烙铁头再接触引脚，接触时间以不超过 3 秒钟为宜，而且要使焊锡均匀包住引脚。焊接完毕后要查一下，是否有漏焊、碰焊、虚焊之处，并清理焊点处的焊料。拆卸方法：引脚较少的元器件拆法： 一手拿着电烙铁加热待拆元器件引脚焊点，一手用镊子夹着元器件，待焊点焊锡熔化时，用夹子将元器件轻轻往外拉。多焊点元器件且引脚较硬的元器件拆法： 采用吸锡器逐个将引脚焊锡吸干
9、净后，再用夹子取出元器件。双列或四列 IC 的拆卸 ：用热风枪拆焊，温度控制在 350 度，风量控制在 34 格，对着引脚垂直、均匀的来回吹热风，同时用镊子的尖端靠在集成电路的一个角上，待所有引脚焊锡熔化时，用镊子尖轻轻将 IC 挑起。三、 实验总结通过老师的讲解，了解了电路的焊接工艺，焊接看起来挺简单的，但真正到了自己动手的时候才知道不容易，手不协调好的话很难焊接好。焊接电路是个很细节的操作，不能急于求成，手的姿势也要摆对，才能焊接好。多训练才能是焊出的电路板美观，才能确保调试电路的时候不会因为焊接部合格而导致出错。焊接是基础训练，等到焊接完整电路的时候尤为重要，不能出错。实验日期：2013
10、 年 5 月 9 日 实验时间： 10-11 节指导教师：黎恒实验四 小电路装焊与调测一、 实验目的1. 初步掌握电路装配的基本方法和要求；2. 熟悉焊接工艺；3. 掌握电路调试的基本步骤与技巧。二、实验内容按照给定的电路原理图在 pcb 板上进行焊接。然后进行调试，观察发光二极管亮度的变化。用到的元器件有：PCB 板发光二极管4.7F 电容器9014 三极管电阻 130,130k3 个 27k130k测量数据：电压 U=5.01VImax=0.021AImin=0.001Af=8/10HZ=0.8HZ变化情况：连续的变化过程，先逐渐变亮在逐渐变暗频率二、 实验总结这次实验中自己亲自体验了电路
11、的装配、焊接与调制的过程。在上一次实验中进行了焊接训练，这次试验就自己动手在 PCB 板上进行焊接，并且独立完成调试。焊接的过程中要注意很多细节，焊接本身要小心，由于温度很高，不能伤到自己，焊接元器件时要注意元器件的极性，不能搞反了，否则调试的时候会出现错误，电阻不分极性，但要注意它的阻值，三极管、二极管和电容要特别注意。平时要多注重细节，这次实验中对二极管的焊接要求被忽略掉了，自己没有注意发光二极管的正负极性，等到后面全部元器件都焊接完才发现，然后必须得拆卸，损坏了整个电路板的美观，由于拆卸的时候动作不是很规范，电路板上的焊盘有点会脱落一样，再次进行焊接的时候，幸好比较成功，没出现什么问题，
12、 。自己动手焊接出出的电路板虽然有些地方焊的不是很漂亮，但是调试的时候没出错。看到了发光二极管的变化，是个连续的变化过程，先逐渐变亮在逐渐变暗。成功的完成了实验，心里还是很有成就感的。实验日期：2013 年 5 月 16 日 实验时间： 10-11 节指导教师：黎恒实验五 EDA 软件应用一、 实验目的1. 初步掌握基于 Multisim 软件的仿真方法；2. 初步掌握基于 Protel 软件的电路图编辑方法；3. 初步掌握基于 Protel 软件的 PCB 编辑方法。二、 实验内容实验电路见图 1（图中元件参数仅供参考） 。1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumb
13、er RevisionSizeBDate: 10-Apr-2013 Sheet of File: D:基基基基基基基基基基LED基基基.DdbDrawn By:R147kR247kR310kR447kR510kR627+C12.2u+C22.2u +C310uC422nT12N222232184U1ALM358567U1BLM358+5+5D1Red12J1VccBiasBias+5图 1 LED 闪烁灯电路图装焊要求：1.装焊顺序：按元器件高度为先低后高，按元器件体积为先小后大。PCB 上的“” 表示跳线，可使用剪下的元件引脚装焊。2.注意元器件的极性、引脚排列顺序和安装位置，避免装错。电路
14、调测1. 首先，应仔细检查电路板元器件安装和导线的连接是否正确；然后，将 LM358 装到插座上，注意方向（缺口或圆点对应 1 脚） 。2. 电路接入 5V 电源电压（注意电源引线正、负极的正确连接） ，观察 LED 发光二极管的显示状态，记录电源电压和电流数值，说明电路功能；回答思考题：1. 电路中，有些元器件安装有方向性，请问如何确定这些元器件的方向？答：对于电容，正极的一边有一点平的一侧，对于三极管 9014，平的一面和圆的一面在 PCB 板上有标注，对于 LM358，接有缺口的一边和有小圆点的一侧，LED 长脚的为正极。2. U1A 及其外围元件构成何种电路单元？答：反相加法器3. U
15、1B 及其外围元件构成何种电路单元？答：同相比例运算器4. R1 和 R2 的作用是什么？5. T1 的作用是什么？答：放大电路信号6. R6 的作用是什么？可以省去不用吗？答：可以省去，R6 只是起保护作用，防止 LED 灯因电压过大被烧毁7. C1、C3 和 C4 的作用是什么？答：提供稳定的电压，减小输入电源电压的波动对电路的影响8. J1 连线的作用是什么？答：J1 为电源连接端口，引脚 1 接电源正极，引脚 2 接电源负极9. 若 T1 的基极改接到 U1B 的输出端 U1-7，电路的工作状态有什么改变？答：会变化，由放大器变为运算器10. 若要改变 LED 的闪烁频率，可调整哪些元
16、件参数？怎样调整？答：可以调整电容容量、电阻的大小。若要使闪烁频率加快，就增大电容容量，减小电阻阻值。三、 实验总结通过 led 闪烁灯实验， 训练了焊接电路的基本功，以及焊接电路的调试过程也得到了提高，在分析电路的时候，用到了三极管、放大器方面的知识，巩固了模电课堂上学习的理论知识。要多学会利用自己课堂上所学的知识去分析实际电路，这样才是学习的有意。学知识，更要学会用知识。实验日期：2013 年 5 月 16 日 实验时间： 10-11 节指导教师：黎恒课程设计报告1. 设计任务及要求2. 题目：采用 4510 芯片完成 8s 倒计数钟设计(数码管显示，秒脉冲可由外部输入)。3. 要求(1)
17、 设计方案应充分考虑实用性，电路功能应贴近实际，便于使用。 电路设计应合理可行，使用元件应考虑工作稳定、安全。如，开关应有消抖动措施，发光二极管、数码管应串接限流电阻等。 入/出接口：电路的信号输入、信号输出及电源须有对应接口，以便引线或采用接插件连接。 IC（集成电路）中的独立电路单元应充分利用。(2) 电路图：图面应整洁、规范，元器件符号布局应紧凑而不松散，以避免打印图中的符号和文字太小而不便查阅；(3) PCB 板：元件布局应规范、紧凑而不松散，PCB 板幅面应尽量小（根据电路所用 IC、数码管等元器件数量的多少，幅面控制在 50200cm2 范围） ；安全间距和导线宽度均不小于 0.3
18、5mm（14mil） 。元件应正确选择合适封装，不得随意指定。二、 设计内容1. 课题分析用芯片 4510 芯片设计 8s 倒计数钟。通过资料可知芯片 4510 是十进制同步加/减计数器，CC4510 为可预置 BCD 可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的 D 型触发器(具有选通结构，提供 T 型触发器功能)构成。具有可预置数、加/减计数和多片级联使用等功能。 CC4510 具有复位 CR.、置数数控制 LD、并行数据 D0D3,、加/减控制U/D、时钟 CP 和进位CI 等输人。CR 为高电平时，计数器清零。当 LD 为高电平时，D0D3,上的数据置人计数器中，CI 控制计数器的计数操
19、作，CI=0 时，允许计数。此时，若 U/D 为高电平，在 CP 时钟上升沿计数器加 1 计数;反之，在 CP 时钟上升沿减1 计数。利用 4510 的置数和减法功能设计 8 秒倒计时数钟。2. 系统方案选择（设计方案的选择与综述）从功能表可知，当CI 接高电平，LD、CR 接低电平时实现保持功能，当CI=0 时，允许计数，且 U/D 接低电平，在 CP 时钟上升沿减 1 计数。要实现 8 秒倒计时，计数状态应从 1000 递减至 0000。为了让计数器计到 0 时自动暂停，采用了一个四输入或非门接在芯片 4510 的输出端口 D0D3 上，当计数状态为 0000 即记到 0 时，或非门输出高
20、电平，CI 变为高电平，停止计数。但是上述电路计数到 0，停止下来后，不能再次进入 8 秒倒计时功能，所以在使能端再接入接地短路开关。即开关接高电平时置数 8，而开关接低电平时开始 8 秒倒计时。计到 0 时自动暂停。最后还需要一个 CC4511 译码器，用来驱动七段共阴数码管，便可通过数码管显示 80。3. 电路设计及计算（含主要元器件介绍）主要元器件介绍（1）芯片 CC4511其引脚排列及逻辑功能如下图所示：（2）4 线一七段锁存译码器/驱动器 CC4511 ,其功能表如下图：（3）七段共阴数码管。其引脚图如下 4. 仿真及结果分析（1）CC4510 的输出波形波形分析：开关接高电平的时候
21、，芯片 4511 输出端口状态为 1000；开关接低电平时，在 CP 时钟上升沿减 1 计数，状态依次为0111、0110、0101、0100、0011、0010、0001、0000.数码管显示状态依次为7、6、5、4、3、2、1、0（2）CC4511 的输出波形5. 电路原理总图6. PCB 设计（PCB 排布的基本设置和考虑。按照相同比例分别打印出顶层、底层、丝印层（均应有焊盘） ，尽量打印在同一张 A4 纸中。若是单面板，可不分层。 ）PCB 原理图PCB 排版图PCB 排版图(顶层和丝印层)PCB 排版(图底层和丝印层)三、 设计总结通过这次设计，学到了很多东西，巩固了数电、模电知识。
22、设计过程中，对一些芯片的功能性质有了更深的理解，从而能够很好的按照设计要求利用芯片完成设计。整个设计过程中，熟悉了 Multisim 软件的使用，对自己设计的电路进行仿真，并且学会了 PCB 的封装和排版，巩固了数电知识，通过波形，能够很好的去分析电路。设计中用到了译码器，七段数码管等器件，它们的使用注意事项和功能大部分是通过查阅资料获得的，网上资料很多，要从中找到自己需要的，锻炼了自己查找资料和帅选有用资料的能力，并且能够变为自己的东西。当然还请教了同学，在 PCB 的封装和排版中，对软件的使用还有点生疏，软件是全英文版的，通过自己的努力还是能够很好的完成。设计过程中还是有很多地方要注意的，二极管保护电阻的选择，整个电路的实用性等等。收获很多，看到自己设计出的电路能够很好的运行，并且还在基本设计要求上去优化，心里还是有点开心的，付出是有收获的。平时学习的东西如果去实践的话，把它投入到具体应用中，更有学习兴趣，把学到的东西付诸实践才是我们学习的目的。今后要多实践，多利用各种仿真软件辅助我们的学习。四、 参考资料 百度4000 系列 CMOS 数字集成电路资料电子技术基础 （数字部分、模拟部分）
