同济大学暑期实习倒计时器实践报告

电子电路课程设计报告（实践环节）
项目名称：45分钟倒计时器
学院：电子与信息工程学院
专业：电气工程及其自动化
学号：xxxxxxx
姓名：xxx
指导老师：xxx
2015年7月
目录
一、实验名称 (1)
二、实验目的 (1)
三、实验要求 (1)
四、实验器件 (1)
五、实验原理 (4)
1. 原理框图 (4)
2. 电路原理图 (5)
3. 倒计时器构成分析 (5)
六、实验过程 (8)
七、实验中所遇到问题、分析及解决 (9)
八、实验结果与结论 (11)
九、实验心得与体会 (12)
一、实验名称
焊接45分钟倒计时器
二、实验目的
1.了解焊接的基本要求，指标等，通过实际焊接练习，掌握基本操作技能。

2.掌握一定的电路知识学会一些常用芯片的使用方法及工作原理。

3.掌握一些常用的电工工具及仪表使用方法。

4.理解电路图的设计原理，掌握一定的电路调试方法。

三、实验要求
1. 实现45分钟倒计时，按分、秒四位显示。

2. 可预置数初值44’59”。

3. 有暂停计数功能。

4. 有回零提示功能。

四、实验器件
1. SW2-401C共阴极数码管2个
2. MC4511B显示译码器4个
3. ICM556多谐振荡器1个
4. MC14081B与门1个
5. MC14069UB六反相器1个
6. MC14002B四或非门1个
7. CD40192B十进制同步可逆计数器4个
8. MC14518B双十进制计数器1个
9. 六脚开关1个
10. SW SPDT单刀双掷开关1个
11. 电阻
分类阻值个数
固定电阻200 28 10k 1 33k 1 200k 1
可调电阻100k 1
12.电容
0.1uF 2
1uF 1
13. 导线若干
五、实验原理
1. 原理框图
倒计时器原理框图
2. 电路原理图
3. 倒计时器构成分析
倒计时器主要由时钟振荡电路，计数电路，译码显示电路构成。

振荡器和分频器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。

秒信号送人计数器进行计数，把结果以分、秒得数字显示出来。

分显示由45进制减法计数器、译码器、显示器构成，秒显示由六十进制减法计数器、译码器和显示器
构成。

（1）时钟振荡电路
通过调节可调电阻的阻值，556多谐振荡器产生100Hz的方波脉冲信号
（2）秒脉冲产生
两个十进制计数器构成分频比为1000的分频电路，将556多谐振荡器产生的100Hz时钟脉冲转化为标准秒脉冲信号。

（3）计数电路
分计数电路：采用两片CD40192B首先设计出一百进制的计数器，采用置数法完成四十五进制，预置数分别为0100和0100，计数围为44~0。

秒计数电路：类似于分计数电路，采用两片CD40192B首先设计出一百进制的计数器，采用置数法完成六十进制，预置数为分别为0101和1001，计数围为59~0。

（4）暂停计时电路
电路中存在一个按钮开关，未按下按钮时，计数器正常计数。

当按下按钮时，MC14081与门的引脚6为低电平，使其输出端引脚4也为低电平，即另一个与门的输入端2也为低电平，输出端也为低电平，即接入CD40192计数器DOWN端口的亦为低电平，计数器停止计数，所以分、秒计数器的显示器保持原示数不变，实现暂停计数功能。

（5）上电复位电路
当电源接通时电阻电容构成的电路充电，形成一个高电平脉冲，先后经过非门、与门构成的逻辑电路，分别接到计分计秒电路CD40192B芯片的置数端，所有计时器置数端经历一个低电平脉冲，完成置数功能，LED显示管显示4459，上电复位完成。

（6）译码驱动及显示电路
七段显示译码器MC14511B与共阴极数字显示器SW2-401C构成译码显示单元，译码器将输入的四位二进制代码转换为显示器所需的7个段信号a~g，显示数码管显示出相应的数字。

六、实验过程
1、原理分析
焊接前，首先把电路原理图认真看懂，理解图中每一个部分的功能作用，以及整个电路的运作过程。

此外，把电路中涉及到的元器件引脚功能查清楚。

2、布线
在焊接之前，根据电路图规划好电路板的整体布局，画出相应的布线图，避免交叉或较多的飞线。

3、电路焊接
根据电路布线图进行电路板得焊接，注意安全。

插件元件焊接的步骤如下：
（1）插入
将插件元件插入电路板标示位置过孔中，与电路板紧贴至无缝为止。

如未与电路板贴紧，在重复焊接时焊盘高温易使焊盘损伤或脱落，物流过程中也可导致焊盘损伤或脱落。

（2)预热
烙铁与元件引脚、焊盘接触，同时预热焊盘与元件引脚，而不是仅仅预热元件，
此过程约需1秒钟时间。

（3)加焊锡
焊锡加焊盘上（而不是仅仅加在元件引脚上），待焊盘温度上升到使焊锡丝熔化的温度，焊锡就自动熔化。

不能将焊锡直接加在烙铁上使其熔化，这样会造成冷焊。

（4)加适量的焊锡，然后先拿开焊锡丝。

（5)焊后加热
4、检查线路
焊接完成后，对照布线图，一一检查每个芯片的引脚是否有连接，将地线与火线引出。

5、调试
接入+5v的直流电源，对焊接完成后的电路板进行功能测试，找出电路中的错误，解决问题并校准时间。

七、实验中所遇到问题、分析及解决
1、电路板部线路与导线的布局
我们的电路饭是印刷电路板，相对普通的万用电路板，其中有些线路已经连接好。

所以在焊电路板之前，在布线之前就要仔细弄懂电路板其中的玄妙，否则随意的器件排布很有可能导致我们的电路板短路甚至是器件烧坏。

由于电路图的复杂，如果不先布线而是直接根据原理图电焊，很有可能导致导线交叉，布局混乱，不便于后面的电路调试及线路检查。

因为在密密麻麻的导线中要找准管脚，再用电烙铁将导线焊上，实则不易，一不小心还会将已经焊好的导线烫坏。

而且只要焊错一条导线，都将导致最后电路无常工作。

所以一开始不能急于焊接导线，在之前必须规划好整个电路的布局，怎样布线才能减少甚至是避免导线的交叉，能少用导线尽量
少用，哪些导线要先焊接，哪些要后焊接，都是我们事先应该考虑的。

2、电焊的使用
距离上一次使用电烙铁已经很长时间了，所以当电烙铁拿在手中，手抖而心颤。

刚开始的时候觉得把导线贴在电路板上比较好焊，后来经老师指点，正确的方法是导线立着更容易实现电焊，且不容易出现虚焊。

在电焊之前，尽量使桌上空旷，避免电烙铁碰到，烧坏电器的导线等。

每次电焊时，焊锡的量要适中，太少容易导致虚焊，太多则易与其他焊接点短路。

因为电烙铁温度很高，高达250摄氏度，一旦不小心碰到就会被烫出水泡，所以在焊接过程中时刻要小心谨慎，焊完就放在电焊铁架座上，以免被烫伤自己和他人。

3、数码显示不亮
当焊完最后一根导线时，迫不及待的把所有芯片插入底座，接通5V直流电源，却发现数码显示器不亮，可能是虚焊或接触不良。

用万用表检测了所有的导线两侧，发现有一根两段电阻无限大即短路，重新进行焊接。

之后再次接通直流电源接好地，数码显示器开始显示示数。

4、显示器无常计数，且计数频率高。

接通电源，两个显示器分别计数，拨动开关，亦无法达到45分钟倒计时的要求。

猜想应该是单刀双掷开关的问题。

仔细检查单刀双掷开关的三个接口，发现有一根竟未连接到任何一个芯片的引脚上。

断开电源，依据原理图接好这根导线；再次截图电源，拨动开关显示器开始正常倒计数。

由于计数频率很高，改变556芯片连接的可调电阻的阻值，使倒计时的计时周期大约为1秒。

可见，在焊接结束后，在接通电源之前，完整而细致地检查一遍线路是非常重要的，它会为我们后面的调试减少很多麻烦。

八、实验结果与结论
焊接结果如下：
电路板背面
数字倒计时器是一种用数字电路实现倒计时的系统，具有计时精度高的特点。

本次实践中设计的45分钟倒计数器是基于逻辑门电路构成的，设计电路简单，但却能完成精确的计时且具有上电复位、暂停计时等基本功能。

虽然由于焊接点的阻抗，导线传输延迟等因素，电路存在些许不稳定，但基本达到实践要求。

通过动手实践，让我们把理论知识和实践联系到了一起，我们基本掌握了电路板的焊接方法，懂得了电子电路设计的步骤和调试方法。

九、实验心得与体会
从最开始的茫然与期待，伴随着辛苦的几天，最后所有的汗水都凝聚在这块小小的电路板上，有泪水也有笑容。

在拿到原理图却未拿到电路板时，根据一般的万用电路板，我做出了完整的电路器件与导线排布图。

但实验的第一天，我的心是奔溃的，因为我们所给的电路板另有玄机，部好多线路已经连好，许多焊点之间导通。

在研究了好久的电路板后，不得以，对芯片的排布重新规划。

第一天的收获颇少，心也很沮丧。

当晚在图书馆根据新的芯片排布图以及电路板的特点重新规划导线的排布。

第二天焊接的时候，出于外表美观的想法，我决定把导线焊在电路板背面。

由于所给的导线比较粗，很短的一段很难正确摆放到它应在的位置，所以其进度比较慢。

当晚我决定先把下次要焊接的部分的导线全部剪好，放入正确的位置，并用胶带固定。

第三天的时候，我已基本把要焊接的点全部焊接完。

第四天开始艰难的调试过程。

调试过程中，发现有两个点之间本应短路，电阻却为无穷大；有一个单刀双掷开关的引脚未连接任何导线。

找到原理图，一一对照的仔细检查了一下整体电路，确保没有问题后接通电源倒计时器才开始正常工作。

在这次实践环节中，我也看到身边的好多小伙伴省去了布线这一过程或只是简单的稍作布线，最后焊出来的电路板背面的导线凌乱而允杂，在调试过程中更是遇到问题无从下手。

可见，一完整而精确的导线排布图是多么必要，在焊接完所有的导线之后，应再三检查有没有漏焊的导线，以防一接通电源，芯片被烧毁。

这一次的45分钟倒计时器焊接，让我学到了很多，再一次加深了我对数电知识的认识和理解，也提高了我的电焊技术。

懂得用自己已有的知识去解决所面临的问题，对于不懂的知识，询问指导老师以及网上查找相关资料解决问题。

我们是工科学生，动手实践能力是及其重要的，将理论知识运用到实践中去，理论与实践相结合、学以致用才是我们的目标。

在实际应用中，我们要勇于发现理论与实际不一样的地方所在，带着疑问去工作去学习，在疑惑中思考，在思考中提升自己。