数字电路课程设计的心得体会
为什么没人啊
都在忙本科教育评估去了。
最核心的是时序逻辑电路的设计，要培养出良好的空间想象能力。
高性能的数字信号处理芯片，不用标准单片机和标准嵌入系统，那速度慢，要缴纳知识产权许可费用，发达国家都是专门有针对性设计的时序逻辑电路的独立设计。
例如上个世纪80年代的苹果牌个人计算机，就是用许多通用中小规模数字集成电路搭建的时序逻辑电路，国内以此仿照了中华学习机。
现在的CPU设计复杂，时序逻辑电路都集成在芯片里面，集成度高，要靠高等院校的教材和实验课程，实在没法设计出低端的CPU。
所以一般都是购买国外集成电路系统的构架，以此为基础设计，这就有知识产权的费用，到了流片的时候，人家要统计你的生产数量，要收费的。
这就是基础教育关系的国家安全的一个例子。
数字电路实验心得体会
在实验具体操作的过程中，对理论知识（半加器和全加器）也有了更近一步的理解，真正达到了理论指导实践，实践检验理论的目的。
实验操作中应特别注意的几点： （1）刚开始创建工程时选择的目标芯片一定要与实验板上的芯片相对应。
（2）连接电路时要注意保证线与端口连接好，并且注意不要画到器件图形符号的虚线框里面。
（3）顶层文件的实体名只能有一个，而且注意符号文件不能与顶层文件的实体名相同。
（4）保存波形文件时，注意文件名必须与工程名一致，因为在多次为一个工程建立波形文件时，一定要注意保存时文件名要与工程名一致，否则不能得到正确的仿真结果。
（5）仿真时间区域的设定与输入波形周期的设定一定要协调，否则得到波形可能不便于观察或发生错误。
心得体会：刚接触使用一个新的软件，实验前一定要做好预习工作，在具体的实验操作过程中一定要细心，比如在引脚设定时一定要做到“对号入座”，曾经自己由于这一点没做好耗费了很多时间。
实验中遇到的各种大小问题基本都是自己独立排查解决的，这对于自己独立解决问题的能力也是一个极大地提高和锻炼，总之这次实验我获益匪浅。
总结数字电路设计的一般方法……………
简答题：分析系统功能，写出所有输入、输出信号的逻辑关系、状态转换关系，化简，尽量选择集成度高的器件，必要时转换逻辑表达式。
软件仿真通过，搭建实验电路，调试确定最终电路结构与参数。
数字电子技术实习心得体会
心得体会 这一课程设我们将课堂上的理论知识有了进步的了解，并增强数字电子技术课程的兴趣。
了解了更多电子元件的工作原理，如：74LS138、74LS148、7448等。
同时也发现自对数电知识和电子设计软件掌握得不够。
其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用一电子设计软件如：Proteus、protel等，因此使我进一步熟悉了软件的使用，同时在电脑的电子设计和绘图操作上进一步提高。
我认识到：数电设计每一步都要细心认真，因为任何一步出错的话，都会导致后面的环节发生错误。
比如在protel中画SCH电路时，就一定要细心确保全部无误，否则任何一个错误都会导致生成PCB板时发生错误，做成实物后就无可挽救了。
在PCB板的设计中，焊盘的大小,线路的大小，以及线间的距离等参数都要设置好，因为这关系到下一步的实物焊接。
在设计过程中遇到了一些问题，使得我查找各种相关资料，在增长知识的同时增强解决问题和动手的能力，锻炼我做事细心、用心、耐心的能力。
这一课程设计，使我向更高的精神和知识层次迈向一大步。
在以后的学习生活中，我会努力学习，培养自己独立思考的能力，积极参加多种设计活动，培养自己的综合能力，从而使得自己成为一个有综合能力的人才而更加适应社会。
数字电路设计实验报告（5选1即可）
目录1 设计目的 32 设计要求指标 32.1 基本功能 32.2 扩展功能 43．方案论证与比较 44 总体框图设计 45 电路原理分析 45.1数字钟的构成 45.1.1 分频器电路 55.1.2 时间计数器电路 55.1.3分频器电路 65.1.4振荡器电路 65.1.5数字时钟的计数显示电路 65.2 校时电路 75.3 整点报时电路 86系统仿真与调试 87.结论 8参考文献 9实验作品附图 10数字钟摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。
目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。
经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。
本次课程设计要求设计一个数字钟，基本要求为数字钟的时间周期为24小时，数字钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。
供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。
因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
1 设计目的1．掌握数字钟的设计、组装与调试方法。
2．熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。
3．掌握面包板结构及其接线方法4．熟悉仿真软件的使用。
2 设计要求及指标2．1基本功能1）时钟显示功能，能够正确显示“时”、“分”、“秒”。
2）具有快速校准时、分、秒的功能。
3）用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率（1Hz）的方波脉冲信号。
2．2扩展功能1）用晶体振荡器产生一个标准频率（1Hz）的脉冲信号。
2）具有整点报时的功能。
3）具有闹钟的功能。
4）……3、方案论证与比较本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。
通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。
虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，同过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。
我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。
（本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明）4、 系统设计框图数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。
在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。
秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。
‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。
其原理框图如图1.1所示。
5、电路原理分析5.1数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。
数字钟原理框图（1.1）5．1.1振荡器电路 555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。
其中OUT为输出。
5.1.2时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器. 5.1.3分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。
例如，将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768（ ），即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。
5.1.4振荡器电路 利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通，然后通过电阻和三极管放电，不断的充放电从而产生一定周期的脉冲，通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。
5.1.5数字时钟的计数显示控制在设计中，我们使用的是74**160十进制计数器，来实现计数的功能，实验中主要用到了160的置数清零功能（特点：消耗一个时钟脉冲），清零功能（特点：不耗时钟脉冲），在上级160控制下级160时候通过组合电路（主要利用与非门）实现，在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接，其将影响到整一个电路的是否工作。
电路的控制原理如下：秒钟由个位向十位进位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数，采用的是置数的方式（利用RCO端口），当电路计数到1001的时候采用一个二输入与非门接上级输入的高位和低位输出作为下级的信号，实现了秒区的个位和十位的显示与控制。
设计中注意到接的是一个与非门而不是与门，目标在产生一个时钟脉冲。
实现正确的显示。
由秒区向分区的显示控制：基本原理同上，在秒区十位向时区个位显示的时：0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时候向下级输出一个时钟脉冲，利用的还是与非门，目标仍是实现正确的计时显示。
分区的显示及整体电路反馈清零：当数值显示达到：23：59的时候要实现清零的工作，采用CLR清零的方式反馈清零。
具体设计接出控制端的9，5，3，2用十六进制表示后高电平对应引脚接与非，将非门输出信号的值反馈给各个160芯片的清零端（CLR）既可以实现清零了。
5.2 校时功能的实现当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可. 根据要求,数字钟应具有分校正功能,因此,应截断分个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.在实验实现过程中使用的是通过开关（普通开关）来实现高低电平的切换，手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给，将脉冲提供到所需要的输入（CLK）端口，实现校时，仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果；而在我们进入实际电路连接的时候，利用开关（手控导线点触实现）来实现校时再不像仿真那样的精确了，原因分析是由于使用的是普通的开关同时利用的是手动的对CLK端口赋予脉冲信号，在实现手动生成脉冲信号的过程中产生了扰动，即相当于产生了多个的脉冲信号对需要的数码管进行校时，如此，并没有达到仿真的精确效果，但是在实验中通过改进电路的校时方式，不是用手触开关产生脉冲信号（如若需用手触则需要使用一个锁存器实现去抖动，才能够在脉冲生成时候不产生干扰的脉冲，实现正常的校时），而是使用信号发生器实现信号的提供，对需要校时的数码管在相对应的CLK端口提供脉冲信号实现校时，利用此方式实现校时则比手触开关方式效果要好。
5.3 报时的实现报时功能的实现原理较为简单，即对所需要报时的输出量进行控制，并对控制产生的信号作为LED显示的信号源，电路连接中要注意到的是在实现LED显示的时候最好连接上一个保护电阻对LED灯器到保护的作用。
例如我们的校时时间是 23：59，0010—0011—0101—1001；利用相应的门电路实现满足端口输出是上述条件的时候进行报时即可。
6、系统仿真与调试7、结论学贵以致用，通过几天的数字钟设计过程，将从书本上学到的知识应用于实践，学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。
当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。
在当前金融危机大的社会背景下，能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书，更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要，契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。
此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心，鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养，为自己以后的学习方向的明确了重点。
另外在这次实验中我们遇到了不少的问题针对不同的问题我们采取不同的解决方法，最终一一解决设计中遇到的问题。
还有在实验设计中我们曾遇到多块芯片以及数码管损坏的情况造成了数字钟的显示没有达到预期的效果，或是根本不显示，通过错误排除最终确认是元件问题，并向老师咨询跟换元件最终的到解决。
在我们曾经遇到不懂的问题时，利用网上的资源，搜索查找得到需要的信息。
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数字电路三人表决器设计
“三人表决器”“三人表决器”的逻辑功能是：表决结果与多数人意见相同。
设X0、X1、X2为三个人（输入逻辑变量），赞成为1，不赞成为0； Y0为表决结果（输出逻辑变量），多数赞成Y0为1，否则，Y0为0。
其真值表如表1所示。
表1 “三人表决器”真值表输入逻辑变量 输出逻辑变量X0 X1 X2 Y00 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1由真值表写出逻辑表达式并化简得：Y0=X0*X1+X0*X2+X1*X2 （1）要实现这个逻辑功能，如果用“集成逻辑门”，则可选用三个两输入“与门”和一个三输入“或门”来实现。
但是，这里我们不是用“集成逻辑门”，而是用PLC“程序”来实现。
程序语句如下：0 LD X01 AND X12 LD X0 3 AND X2 4 ORB 5 LD X1 6 AND X2 7 ORB 8 OUT Y0 9 END将这个程序语句写入到PLC中，再进行接线：用三个开关分别控制X0、X1、X2，用一盏指示灯来显示表决结果，并将COM1连接到24V直流电源的正极。
接线完毕就可以进行演示实验的操作了。
如果赞成，则合上开关；如果不赞成，则断开开关。
指示灯的亮灭，显示的是表决的结果。
灯亮表示多数赞成，灯不亮，则表示多数不赞成。
表决结果与多数人意见相同。
下面探讨一下由“逻辑表达式”来编写PLC程序的规律。
一般书上用A、B、C表示输入逻辑变量，用Y表示输出逻辑变量。
在这里为了编程的方便，我们有意把PLC的输入继电器（X）的触点作为输入逻辑变量，把输出继电器的线圈作为输出逻辑变量。
例如，在表达式（1）中，X0、X1、X2为三个输入逻辑变量，代表三个人，Y0为输出逻辑变量，代表表决结果。
同时在PLC中，X0、X1、X2又是三个输入继电器，都是输入继电器的常开触点； Y0是一个输出继电器，是输出继电器的一个线圈。
式（1）是一个“与或式”，在第一项X0*X1中，“X0”在项首，用[LD]指令,即LD X0，“*”是“与”逻辑，用[AND]指令，即AND X1。
第二项、第三项也是这个规律，三项相加，“+”是“或”逻辑，用[ORB]指令，[ORB]指令是“块或”指令。
因为每一个“与项”都是两个触点相串联的“串联电路块”，而“相加”就是作并联连接，即“串联电路块”作并联连接，所以要用“块或”指令。
Y0是输出，用线圈输出指令[OUT],即OUT Y0。
程序结束用[END]指令。
认真总结由“逻辑表达式”来编写PLC程序的规律，这对于快速编程很有好处。
但是，一般的初学者，往往都是由“逻辑表达式”到“梯形图”，再到“程序语句”。
为了帮助初学者，我们将这个程序的梯形图一并给出，如下图所示。
怎样写数字时钟设计的心得
题 目： 数字钟的设计心得学 年： 学 期： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师及职称： 时 间： 一、设计目的1. 熟悉集成电路的引脚安排。
2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。
3. 了解面包板结构及其接线方法。
4. 了解数字钟的组成及工作原理。
5. 熟悉数字钟的设计与制作。
二、设计要求1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。
3．制作要求 自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
4．编写设计报告 写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
三、设计原理及其框图1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。
由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。
通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。
图 3-1所示为数字钟的一般构成框图。
图3-1 数字钟的组成框图⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。
不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。
⑵分频器电路 分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。
分频器实际上也就是计数器。
⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。
⑷译码驱动电路 译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
⑸数码管 数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。
2．数字钟的工作原理１）晶体振荡器电路晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。
图3-2所示电路通过ＣＭＯＳ非门构成的输出为方波的数字式晶体振荡电路，这个电路中，ＣＭＯＳ非门Ｕ１与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，Ｕ２实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。
输出反馈电 阻Ｒ１为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。
电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个１８０度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。
由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。
晶体XTAL的频率选为32768HZ。
该元件专为数字钟电路而设计，其频率较低，有利于减少分频器级数。
从有关手册中，可查得C1、C2均为30pF。
当要求频率准确度和稳定度更高时，还可接入校正电容并采取温度补偿措施。
由于CMOS电路的输入阻抗极高，因此反馈电阻R1可选为10MΩ。
较高的反馈电阻有利于提高振荡频率的稳定性。
非门电路可选74HC00。
图3-2 COMS晶体振荡器２）分频器电路通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到１Ｈz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级２进制计数器来实现。
例如，将３２７６８Ｈz的振荡信号分频为１ＨZ的分频倍数为３２７６８（２１５），即实现该分频功能的计数器相当于１５极２进制计数器。
常用的２进制计数器有７４ＨＣ３９３等。
本实验中采用CD4060来构成分频电路。
CD4060在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。
ＣＤ４０６０计数为１４级２进制计数器，可以将３２７６８ＨZ的信号分频为２ＨZ，其内部框图如图3-3所示，从图中可以看出，ＣＤ４０６０的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。
图3-3 CD4046内部框图３）时间计数单元时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。
时计数单元一般为１２进制计数器计数器，其输出为两位８４２１ＢＣＤ码形式；分计数和秒计数单元为６０进制计数器，其输出也为８４２１ＢＣＤ码。
一般采用10进制计数器74HC390来实现时间计数单元的计数功能。
为减少器件使用数量，可选７４ＨＣ３９０，其内部逻辑框图如图 ２.３所示。
该器件为双２—５－１０异步计数器，并且每一计数器均提供一个异步清零端（高电平有效）。
图3-4 74HC390(1\\\/2)内部逻辑框图秒个位计数单元为１０进制计数器，无需进制转换，只需将ＱＡ与ＣＰＢ（下降沿有效）相连即可。
ＣＰＡ（下降没效）与１ＨZ秒输入信号相连，Ｑ３可作为向上的进位信号与十位计数单元的ＣＰＡ相连。
秒十位计数单元为６进制计数器，需要进制转换。
将１０进制计数器转换为６进制计数器的电路连接方法如图3-5所示，其中Ｑ２可作为向上的进位信号与分个位的计数单元的ＣＰＡ相连。
图3-5 10进制——6进制计数器转换电路分个位和分十位计数单元电路结构分别与秒个位和秒十位计数单元完全相同，只不过分个位计数单元的Ｑ３作为向上的进位信号应与分十位计数单元的ＣＰＡ相连，分十位计数单元的Ｑ２作为向上的进位信号应与时个位计数单元的ＣＰＡ相连。
时个位计数单元电路结构仍与秒或个位计数单元相同，但是要求，整个时计数单元应为１２进制计数器，不是１０的整数倍，因此需将个位和十位计数单元合并为一个整体才能进行１２进制转换。
利用１片７４ＨＣ３９０实现１２进制计数功能的电路如图3-6所示。
另外，图3-6所示电路中，尚余－２进制计数单元，正好可作为分频器２ＨZ输出信号转化为１ＨZ信号之用。
图3-6 12进制计数器电路4）译码驱动及显示单元计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，选用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，选用CD4511作为显示译码电路，选用LED数码管作为显示单元电路。
5）校时电源电路当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。
通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。
根据要求，数字钟应具有分校正和时校正功能，因此，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。
图3-7所示即为带有基本RS触发器的校时电路，图3-7 带有消抖动电路的校正电路6）整点报时电路一般时钟都应具备整点报时电路功能，即在时间出现整点前数秒内，数字钟会自动报时，以示提醒。
其作用方式是发出连续的或有节奏的音频声波，较复杂的也可以是实时语音提示。
根据要求，电路应在整点前10秒钟内开始整点报时，即当时间在59分50秒到59分59秒期间时，报时电路报时控制信号。
报时电路选74HC30，选蜂鸣器为电声器件。
四、元器件1．实验中所需的器材5V电源。
面包板1块。
示波器。
万用表。
镊子1把。
剪刀1把。
网络线2米\\\/人。
共阴八段数码管6个。
CD4511集成块6块。
CD4060集成块1块。
74HC390集成块3块。
74HC51集成块1块。
74HC00集成块5块。
74HC30集成块1块。
10MΩ电阻5个。
500Ω电阻14个。
30p电容2个。
32.768k时钟晶体1个。
蜂鸣器。
2．芯片内部结构图及引脚图图4-1 7400 四2输入与非门 图4-2 CD4511BCD七段译码\\\/驱动器图4-3 CD4060BD 图4-4 74HC390D 图4-5 74HC51D 图4-6 74HC303．面包板内部结构图面包板右边一列上五组竖的相通，下五组竖的相通，面包板的左边上下分四组，每组中X、Y列（0-15相通，16-40相通，41-55相通，ABCDE相通，FGHIJ相通，E和F之间不相通。
五、个功能块电路图1． 一个CD4511和一个LED数码管连接成一个CD4511驱动电路，数码管可从0---9显示，以次来检查数码管的好坏，见附图5-1。
图5-1 4511驱动电路2． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00连接成一个十进制计数器，电路在晶振的作用下数码管从0—9显示，见附图5-2。
图5-2 74390十进制计数器3． 利用一个LED数码管，一块CD4511，一块74HC390，一块74HC00和一个晶振连接成一个六进制计数器，数码管从0—6显示，见附图5-3。
图5-3 74390六进制计数器4． 利用一个六进制电路和一个十进制连接成一个六十进制电路，电路可从0—59显示，见附图5-4。
图5-4 六十进制电路5． 利用两个六十进制的电路合成一个双六十进制电路，两个六十进制之间有进位，见附图5-5。
图5-5 双六十进制电路6． 利用CD4060、电阻及晶振连接成一个分频——晶振电路，见附图5-6。
图5-6 分频—晶振电路7． 利用74HC51D和74HC00及电阻连接成一个校时电路，见附图5-7。
图5-7 校时电路8． 利用74HC30和蜂鸣器连接成整点报时电路。
见附图5-8。
图5-8 整点报时电路9． 利用两个六十进制和一个十二进制连接成一个时、分、秒都会进位的电路总图，见附图5-9。
图5-9 时、分、秒的进位连接图六、总接线元件布局简图，见附图6-1七、芯片连接图见附图7-1八、总结1. 设计过程中遇到的问题及其解决方法。
1） 在检测面包板状况的过程中，出现本该相通的地方却未通的状况，后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。
2） 在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验过程中，数码管有几段二极管时隐时现，有时会消失。
用5V电源对数码管进行检测，一端接地，另一端接触每一段二极管，发现二极管能正常显示的，再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好，在检测过程中发现有几根线有时能接通，有时不能接通，把接触不好的线重新接过后发现能正常显示了。
其次是由于芯片接触不良的问题，用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通，而检测的导线状况良好，其解决方法为把CD4511的芯片拔出，根据面包板孔的的状况重新调整其引脚，使其正对于孔，再用力均匀地将芯片插入面包板中，此后发现能正常显示，本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511，经更换后均能正常显示。
3） 在连接晶振的过程中，晶振无法起振。
在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图，发现是由于12脚未接地所至。
4） 在连接六进制的过程中，发现电路只能4、5的跳动，后经发现是由于接到与非门的引脚接错一根所至，经纠正后能正常显示。
5） 在连接校正电路的过程中，出现时和分都能正常校正时，但秒却受到影响，特别时一较分钟的时候秒乱跳，而不校时的时候，秒从40跳到59，然后又跳回40，分和秒之间无进位，电路在时、分、秒进位过程中能正常显示，故可排除芯片和连线的接触不良的问题。
经检查，校正电路的连线没有错误，后用万用表的直流电压档带电检测秒十位的QA、QB、QC和QD脚，发现QA脚时有电压时而无电压，再检测秒到分和分到时的进位端，发现是由于秒到分的进位未拔掉所至。
6） 在制作报时电路的过程中，发现蜂鸣器在57分59秒的时候就开始报时，后经检测电路发现是由于把74HC30芯片当16引脚的芯片来接，以至接线都错位，重新接线后能正常报时。
7） 连接分频电路时，把时个位的QD和时十位的1脚断开，然后时十位的1脚接到晶振的3脚，时十位的3脚接到秒个位的1脚，所连接的电路图无法正常工作，时十位从0-9的跳，时个位只能显示一个0，在这个电路中3脚的分频用到两次，故无法正常显示，因此要把12进制接到74HC390的一个逻辑电路空出来用于分频即可，因此把时十位的CD4511的12、6脚接地，7脚改为接74HC390的5脚，74HC390的3、4脚断开，然后4脚接9脚即可，其中空出的74HC390的3脚就可用于2Hz的分频，分频后变为1Hz，整个电路也到此为正常的数字钟计数。
2．设计体会在此次的数字钟设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。
在连接六进制、十进制、六十进制的进位及十二进制的接法中，要求熟悉逻辑电路及其芯片各引脚的功能，那么在电路出错时便能准确地找出错误所在并及时纠正了。
在设计电路中，往往是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连接并不是完全一致的，例如仿真的连接示意图中，往往没有接高电平的16脚或14脚以及接低电平的7脚或8脚，因此在实际的电路连接中往往容易遗漏。
又例如74HC390芯片，其本身就是一个十进制计数器，在仿真电路中必须连接反馈线才能正常显示，而在实际电路中无需再连接，因此仿真图和电路连接图还是有一定区别的。
在设计电路的连接图中出错的主要原因都是接线和芯片的接触不良以及接线的错误所引起的。
3．对该设计的建议此次的数字钟设计重在于仿真和接线，虽然能把电路图接出来，并能正常显示，但对于电路本身的原理并不是十分熟悉。
总的来说，通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力。
电路与电子技术学习心得或体会
第一部分：硬件一、 数字信号1、 TTL和带的TTL信号 （1、输出高电>2.4V,输出低电平<0.4V。
在下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2，CMOS电平： 1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3，电平转换电路： 因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
哈哈 4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5，TTL和COMS电路比较： 1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。
2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。
COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3）COMS电路的锁定效应： COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。
这种效应就是锁定效应。
当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。
防御措施： 1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。
2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。
3）在VDD和外电源之间加线流电阻，即使有大的电流也不让它进去。
4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。
6，COMS电路的使用注意事项 1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。
所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。
2）输入端接低内组的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。
3）当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。
4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。
电阻值为R=V0\\\/1mA.V0是外界电容上的电压。
5）COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。
7，TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）： 1）悬空时相当于输入端接高电平。
因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。
2）在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。
因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。
这个一定要注意。
COMS门电路就不用考虑这些了。
8，TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。
OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢
那是因为当三机管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的 0，而是约0。
而这个就是漏电流。
开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。
它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。
所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。
OD门一般作为输出缓冲\\\/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
9，什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。
因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。
所以推挽就是图腾。
一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA）2、 RS232和定义 一、RS-232-C RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。
。
它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。
常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。
这里只介绍EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。
例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。
1.电气特性 EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。
在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V 以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。
对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。
EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。
因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。
实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。
目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。
MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。
3、 RS485\\\/422（平衡信号）RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。
RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。
很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。
而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。
但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。
当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232\\\/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。
（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。
实际上还有一根信号地线，共5根线。
由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。
即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。
接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。
RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON\\\/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）。
RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb\\\/s。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb\\\/s速率以下，才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb\\\/s。
RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。
终接电阻接在传输电缆的最远端。
4、 干接点信号二、 模拟信号视频1、 非平衡信号2、 平衡信号三、 芯片1、 封装2、 74073、 74044、 74005、 74LS5736、 ULN20037、 74LS2448、 74LS2409、 74LS24510、 74LS138\\\/23811、 CPLD(EPM7128)12、 116113、 max69114、 max485\\\/7517615、 mc148916、 mc148817、 ICL232\\\/max23218、 89C51四、 分立器件1、 封装2、 电阻：功耗和容值3、 电容1) 独石电容2) 瓷片电容3) 电解电容4、 电感5、 电源转换模块6、 接线端子7、 LED发光管8、 8字（共阳和共阴）9、 三极管2N555110、 蜂鸣器五、 单片机最小系统1、 单片机2、 看门狗和上电复位电路3、 晶振和瓷片电容六、 串行接口芯片1、 eeprom2、 串行I\\\/O接口芯片3、 串行AD、DA4、 串行LED驱动、max7129七、 电源设计1、 开关电源：器件的选择2、 线性电源：1) 变压器2) 桥3) 电解电容3、 电源的保护1) 桥的保护2) 单二极管保护八、 维修1、 电源2、 看门狗3、 信号九、 设计思路1、 电源：电压和电流2、 接口：串口、开关量输入、开关量输出3、 开关量信号输出调理1) TTL―>继电器2) TTL―>继电器（反向逻辑）3) TTL―>固态继电器4) TTL―>LED（8字）5) 继电器―>继电器6) 继电器―>固态继电器4、 开关量信号输入调理1) 干接点―>光耦 2) TTL―>光耦5、 CPU处理能力的考虑6、 成为产品的考虑：1) 电路板外形：大小尺寸、异形、连接器、空间体积2) 电路板模块化设计3) 成本分析4) 器件的冗余度1. 电阻的功耗2. 电容的耐压值等5) 机箱6) 电源的选择7) 模块化设计8) 成本核算1. 如何计算电路板的成本
2. 如何降低成本
选用功能满足价格便宜的器件十、 思考题1、 如何检测和指示RS422信号2、 如何检测和指示RS232信号3、 设计一个4位8字的显示板1) 电源：DC122) 接口：RS2323) 4位3”8字（连在一起）4) 亮度检测5) 二级调光4、 设计一个33位1”8字的显示板1) 电源：DC5V2) 接口：RS2323) 3排 11位8字，分4个、3个、4个3组，带行与行之间带间隔4) 单片机最小系统5) 译码逻辑6) 显示驱动和驱动器件5、 设计一个PCL725和MOXA C168P的接口板1) 电源：DC5V2) 接口：PCL725\\\/MOXA 8个RS2321. PCL725，直立DB37，孔2. MOXA C168P，DB62弯3) 开关量输出信号调理：6个固态继电器和8个继电器，可以被任何一路信号控制和驱动，接口：固态继电器5.08直立，继电器3.81直立4) 开关量输入调理：干接点闭合为1或0可选，接口：3.81直立5) RS232调理：1. LED指示2. 前4路RS232全信号，后4路只需要TX、RX、03. 无需光电隔离4. 接口形式：DB9（针）直立第二部分：软件知识一、 汇编语言二、 C51该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到，至于第一部分，需要人来带吧。
为什么要掌握这些知识
实际上，电子工程师就是将一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原来的这些器件分离时无法完成的功能，做成一个成品。
所需要的技能越高、功能越复杂、成本越低、市场上对相应的东东的需求越大，就越成功。
这就是电子工程师的自身的价值。
从成本到产品售出，之间的差价就是企业的追求。
作为企业的老板，是在市场上去寻找这样的应用；对电子工程师而言，是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则（成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等）在最短的时间内完成。
最短的时间，跟电子工程师的熟练程度、工作效率和工作时间直接有关。
这就是电子工程师的价值。
将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成： 1) 输入 2) 处理核心 3) 输出 输入基本上有以下的可能： 1) 键盘2) 串行接口（RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB） 3) 开关量（TTL，电流环路，干接点） 4) 模拟量（4~20ma、 0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信号）） 输出基本上有以下组成： 1) 串行接口（RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB） 2) 开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动） 3) 模拟量（4~20ma， 0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信号）） 4) LED显示：发光管、八字 5) 液晶显示器 6) 蜂鸣器 处理核心主要有： 1) 8位单片机，主要就是51系列 2) 32位arm单片机，主要有atmel和三星系列 51系列单片机现在看来，只能做一些简单的应用，说白了，这个芯片也就是做单一的一件事情，做多了，不如使用arm来做；还可以在arm上加一个操作系统，程序既可靠又容易编写。
最近三星的arm受到追捧，价格便宜，以太网和USB的接口也有，周立功的开发系统也便宜，作为学习ARM的产品来说，应该是最好的；作为工业级的控制，是不是合适，在网友中有不同的看法和争议。
本公司使用atmel ARM91系列开发的1个室外使用的产品，在北京室外使用，没有任何的通风和加热的措施，从去年的5月份到现在，运行情况良好。
已经有个成功应用的案例。
但对于初学者来说，应该从51着手，一方面，51还是入门级的芯片，作为初学者练还是比较好的，可以将以上的概念走一遍；很多特殊的单片机也是在51的核的基础上增加了一些I\\\/O和A\\\/D、D\\\/A；也为今后学习更高一级的单片机和ARM打下基础。
再说了，哪个老板会将ARM级别的开发放在连51也没有学过的新手手中
在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的，比如，扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A等等，可以直接买带有A\\\/D、D\\\/A的单片机；或者直接使用ARM，它的I\\\/O口线口多。
可以使用I2C接口的芯片，扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A，以及SPI接口扩展LED显示，例如：MAX7219等芯片。
市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子，如：RAM、EPROM、A\\\/D、D\\\/A等，我觉得已经没有必要去看了，知道历史上有这些一回事就行了； 这知识，是所有产品都具备的要素。
所以要学，再具体应用。
数字电路学习心得
多做题，看书，还有要多实践
