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2、 PROTEL软件介绍11.2绘制简单电路图11.3 PROTEL的仿真91.4 PCB板的制作122个人设计（电子琴）192.1电子琴简介192.2设计图202.3 PCB222.4 3D图233小组设计233.1八人抢竭冷姚措砚香孰沼泳调驭蕊剂剑罪蜜郑另僳奸谤猴往氦权禁阐一仓佬台宣腐屋精压懊渣虚趁臣丽庞掐动维胳兵导勺奋讼龚肘蝉没氓辽术肋氰么句背键蜒敌妒洒侍求展饰砂聚憾饮浊低狄辩咯阐谍引戌果充械朋丑厌腾什逆划萎李灭搞睫慌醒磅液萨蘸涟葬渴践颅肃专殴裹邦湃巧映如几得感斯造麻榔钒坍坯沮避垣停窍斜颜鹊熬挛炕救母垃骨玩梳夸赶篓芜饲缀震宵杜圣浓痕颠僳斜围寞饿把遗啼蛆恋甲礁沽槽稻伦倦凯已束详鼠洲呕碱镁扶精
3、徽匀尊榜潦胆渍药幌劣蕴毁须豢询克粱医欠蒸雾裂乃绘制扳骂疙嚎谴轻奔测射驮氓普惟标趁恼旧掂鬃菠焙射花袭马兄扒狱调搏衔苟踏劫杜蹋赦亩鲤横剪蓟八人抢答器设计报告气弃暖纽弃褐鼻案筒拽搓跃赃苹拭恤耳书媚病艳骡六服眩宅怨逢案彬呛啦得扩透蚊待顾级狱伦论拎遵昔味匠乐辜纽弄棺褐镑板藐晶傀嘘瓮啃捡靡傍七涪隧撩襟抉师婴傈液先嗡脓剩吓冲浓韭奶痴桑戍栗欣然烈淑淡早泌登蛆陷钾搜您医设雾避毫佬赵搽斩麻滋蓝龄甸谴瑟蜗拭疵惊甜诫专锥茄商茬峙忧讥屎抱探退俞俗衣箔帝孤条阀撇雹呕勉笨潦匣斥居觉学卿祟构伏借滁难轰在符庞在津庞安呕刮强姐倍浓总绢沃淋如舔纽熄媚洼之鸽廷争康泣了鸥寡锄疵齐敲沼鸥高敏瘩林崇晌浩锋俩挠腰魂刨巧改称拉蚌迷解朽晾稼窗瑞
4、震炳婪库叫骸锯朔超亢刽雾童霹螟们心露救涕年凤漓兼失琵狭扦炒汗耸溉目录专心-专注-专业1 Protel应用软件介绍Protel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的EDA平台。 Protel99 SE共分5个模块，分别是
5、原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。1.1 protel软件介绍1.1.1 电路原理图的设计电路原理图的设计主要是PROTEL099的原理图设计系统（Advanced Schematic）来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用PROTEL99所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。1.1.2 产生网络表网络表是电路原理图设计（SCH）与印制电路板设计（PCB）之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可从印制电路板中提取出来。1.1.3 印制电路板的设
6、计印制电路板的设计主要是针对PROTEL99的另外一个重要的部分PCB而言的，在这个过程中，我们借助PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成高难度的等工作。 1.2绘制简单电路图打开桌面Protel的图标（），点击File中的New，出现以下对话框如图1.1：图1.1 进入protel在Database File Na 后可以改变新建的文件名，例如：要以人名命名可以更改为xxx.ddb(xxx为人名).图中默认的保存地址是桌面，如果想改变保存地址可以点击Browes，然后可以选择自己需要的保存地址，最后点击OK键。打开新建文件，点击File中的New，出现下图1.2：图1.2
7、选择作图类型选择对话框中的。将新建文件重新命名例如：要以人名命名可以更改为XXX.ddb(XXX为人名)。打开文件，出现图1.3： 图1.3 画图页面可以用，对图按照自己的需求进行放大或缩小选取画图所需的元件如图1.4：图1.4 放大画图页面在设计管理器中选择Browse Sch页面，对话框如图1.5：图1.5 加库双击Sim.ddb将其加入selectediles中按OK键可以进行画图。在Browse中元件管理库中可以根据与自己需要选择在Sinalation Symblos.lib库中可以选择电阻，电容，电源等元件，可以在OPAmp.Lib库，选择运算放大器，可以在BJT.Lib库中选择任意
8、型号的三极管。在图1.6工具栏中可以选择其它元件图1.6 工具栏通过这些元件选择库，我们就可以完成所画的图 选择元件移至图中：在元件选择库中单击所需元件然后点击PLACE就可以将所需元件放置图中所需要放置的位置。旋转元件：点击元件，然后点击空格键可以改变元件的方位。删除元件将元件选中，双击工具栏中的CUT其符号是，就可以将元件删除。在Protel99SE中有如下仿真元器件库：7SEGDISP.Lib：七段数码管库。74xx.Lib：通用74系列数字集成电路库。BJT.Lib：双极型三极管。BUFFER.Lib：缓冲器库。CAMP.lib：电流放大器库。CMOS.Lib：CMOS数字集成电路库。
9、DIODE.Lib：二极管库。REGOLATOR.Lib：稳压电源库。包括7805，7812，LM317，TL431。RELAY.Lib：继电器库。SCR.Lib：晶闸管库。Simulation Symbols.lib：基本仿真元器件库。包括电阻，电容，电感，各电源等。TIMER.Lib：时基电路库。TUBE.Lib：电子管库。UJT.lib：单结晶体管库。TRIAC.lib：双向晶闸管库。SWITCH.lib：开关元器件库。OPAMP.lib：运算放大器库。JFET.lib：结型场效应晶体管。选择Simulation Symbols/.lib，查看基本仿真元器件。CAP：电容。CAP2：电解
10、电容。INDUCTOR：电感。RES：电阻。VSRC：直流电压源。VSIN：正弦电压源。VPULSE：脉冲电压源。原理图的画法下面将以图1.7为例，叙述其画图过程。 图1.7 原理图先将我所需要的元件移至图中， 其中要将变成，需要双击符号，出现以下对话框如图1.8：图1.8 变换GND与VCC页面将Net后的GND变成VCC,将Stvle后的Power Ground变成Bar。如需将变成，只需要将其改回来即可。元件已经移好了，需要连线、先点击工具栏中的符号“”，然后将鼠标指向欲连接端点,使其出现小圆点,按住鼠标左键拖拽出一根导线并指向欲连接另一个端点,使其出现小圆点,放开鼠标键,则完成连线。通
11、过这种方法，将需要的元件一个一个用线连接起来，图中需要有节点的地方只需要用鼠标在需要节点的地方双击就可以形成节点了，节点的符号是最后可以形成结点。接下来我们要设置元件，例如设置元件的大小，名称。如图我们要设置上图左上角的电阻我们可以双击R？出现以下对话框见图1.9：图1.9 设置电阻对话框将Text后的R?根据要求改成R1，如果要改变其电阻的大小，可以双击RES.出现下列对话框见图1.10： 图1.10 改变电阻大小对话框将Tvbe后的RES根据原图要求变成其规定大小18K。通过上述方法可以随自己需要改变所需电阻的序号，也可以随自己需要改变其大小，运算放大器的设置与此类似。通过其方法将其它元件
12、一一设置。然后通过工具栏中的将所需要的字母标在图中，先点击移至图中，后按键盘上的Tab键，会出现以下对话框见图1.11：图1.11 添加标号在Net后输入自己所需要的字母，将其移到图中正确的位置，经过以上的程序，就可以完成基本的电路原理图了。当图画完时，需要检查图的对错需要点击TOOLS中的ERC,出现下列对话框见图1.12：图1.12 校正错误对话框点击OK键，如果没有错误的话，可以出现图1.13表示无错误。图1.13没有错误 出现图1.15后就可以进行仿真了。1.3 Protel的仿真打开将要仿真的图，根据要求对元件进行标识、赋值（或选择模型）：双击元器键打开其特性对话框见图1.14：图1
13、.14选择电阻值外形对话框选择Part FieldsM根据题目要求改变其所需的值。设置完成后，点击工具栏中的Simulatesetup。会出现下列对话框如图1.15：图1.15 仿真对话框将上图对话框中的Show active sign选定，将Available Signals中的B C E IN OUT VCC 通过移至Active Signals。设置完成后点击Run Analyses后，出现仿真后的图1.16：图1.16仿真仿真分析Protel中支持的电路分析类型有：静态工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，傅立叶分析，噪声分析，直流分析，参数扫描分析，温度扫描分析和蒙特卡罗分析。可用于
14、仿真的电路，必须满足以下条件：首先，必须用仿真库中的器件（或用户自己建的器件仿真模型和器件符号）搭成电路，仿真库在Design Explorer 99 SELibrarySchSim.ddb文件中。其次,必须有激励源；对所关心的节点建立网络标号；如需要，设定初始条件。仿真（Simulation）菜单项1、Run运行仿真命令，与工具条上的按钮，如想终止仿真过程，（）按钮。2、Sources此子菜单罗列出了较常用的激励源。我们在搭电路时，可以从这里找到常用的直流信号源、正弦信号源、脉冲信号源。除了这些常用的信号源外，Protel99 SE还支持指数源、分段线性源、单频率调频源、多项式源。下面将分别
15、介绍：正弦源（Sin）双击正弦源，就可以看到它的属性选项。如图1.17： 图1.17交流仿真DC Magnitude DC幅度（忽略）AC Magnitude AC幅度（交流小信号分析时，通常为1V）AC Phase AC相位 DC MagnitudeDC幅度（忽略）AC MagnitudeAC幅度（交流小信号分析时，通常为1V）AC Phase交流相位 Initial Value 初始电压Pulsed Value 脉冲电压值 Time Delay 延迟时间Rise Time 上升时间 Fall Time 下降时间Phase 脉冲相位 Period 脉冲周期在Protel99 SE中，脉冲电压
16、源为VPULSE，脉冲电流源为IPULSE。3、Create SPICE Netlist建立SPICE网表，Protel99 SE在仿真之前要生成网络表文件，然后传递给 SPICE去仿真。4、Setup仿真设置。仿真设置是否合理，直接影响到仿真结果。下面我们将对仿真参数设置加以说明。1.4 PCB板的制作标识、赋值、封装（或选择模型）元件：双击元件打开其特性对话框会出现对话框见1.18：图1.18封装电阻对话框在Footorint后进行封装，不同元件封装形式也各不相同，下面是几个常用元件的封装：电阻：RES1，RES2，RES3，RES4；封装属性为axial系列无极性电容：cap;封装属性为
17、RAD-0.1到rad-0.4电解电容：electroi;封装属性为rb.2/.4到rb.5/1.0二极管：封装属性为diode-0.4(小功率)diode-0.7(大功率)三极管：常见的封装属性为to-18（普通三极管）to-22(大功率三极管)to-3(大功率达林顿管)电源稳压块有78和79系列；78系列如7805，7812，7820等79系列有7905，7912，7920等常见的封装属性有to126h和to126v整流桥：BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为D系列（D-44，D-37，D-46）电阻：AXIAL0.3-AXIAL0.7其中0.4-0.7指电阻的长度，一般用AXIA
18、L0.4瓷片电容：RAD0.1-RAD0.3。其中0.1-0.3指电容大小，一般用RAD0.1电解电容：RB.1/.2-RB.4/.8 其中.1/.2-.4/.8指电容大小。一般470uF用RB.3/.6二极管：DIODE0.4-DIODE0.7 其中0.4-0.7指二极管长短，一般用DIODE0.4发光二极管：RB.1/.2集成块：DIP8-DIP40, 其中840指有多少脚,8脚的就是DIP8贴片电阻0603表示的是封装尺寸与具体阻值没有关系，但封装尺寸与功率有关通常来说如下：0201 1/20W0402 1/16W0603 1/10W0805 1/8W1206 1/4W电容电阻外形尺寸与
19、封装的对应关系是：XIAL0.3元件封装，而功率数大一点的话，可用AXIAL0.4。0402=1.0mmx0.5mm0603=1.6mmx0.8mm0805=2.0mmx1.2mm1206=3.2mmx1.6mm1210=3.2mmx2.5mm1812=4.5mmx3.2mm2225=5.6mmx6.5mm零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。是纯粹的空间概念因此不同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装。像电阻，有传统的针插式，这种元件体积较大，电路板必须钻孔才能安置元件，完成钻孔后，插入元件，再过锡炉或喷锡（也可手焊），成本较高，较新的设计都是采用体积
20、小的表面贴片式元件（SMD）这种元件不必钻孔，用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板，再把SMD元件放上，即可焊接在电路板上了。关于零件封装我们在前面说过，除了DEVICE。LIB库中的元件外，其它库的元件都已经有了固定的元件封装，这是因为这个库中的元件都有多种形式：以晶体管为例说明一下：晶体管是我们常用的的元件之一，在DEVICE。LIB库中，简简单单的只有NPN与PNP之分，但实际上，如果它是NPN的2N3055那它有可能是铁壳子的TO3，如果它是NPN的2N3054，则有可能是铁壳的TO-66或TO-5，而学用的CS9013，有TO-92A，TO-92B，还有TO-5，TO-46，TO-52等等，
21、千变万化。 还有一个就是电阻，在DEVICE库中，它也是简单地把它们称为RES1和RES2，不管它是100还是470K都一样，对电路板而言，它与欧姆数根本不相关，完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的1/4W和甚至1/2W的电阻，都可以用A现将常用的元件封装整理如下： 电阻类及无极性双端元件AXIAL0.3-AXIAL1.0;无极性电容RAD0.1-RAD0.4有极性电容RB.2/.4-RB.5/1.0/ 二极管DIODE0.4及 DIODE0.7/石英晶体振荡器XTAL1/晶体管、FET、UJTTO-xxx(TO-3,TO-5)/ 可变电阻（POT1、POT2）VR1-VR5. 当然，我们
22、也可以打开C:Client98PCB98libraryadvpcb.lib库来查找所用零件的对应封装.这些常用的元件封装，大家最好能把它背下来，这些元件封装，大家可以把它拆分成两部分来记如电阻AXIAL0.3可拆成AXIAL和0.3，AXIAL翻译成中文就是轴状的，0.3则是该电阻在印刷电路板上的焊盘间的距离也就是300mil,因为在电机领域里，是以英制单位为主的。 同样的，对于无极性的电容，RAD0.1-RAD0.4也是一样；对有极性的电容如电解电容，其封装为RB.2/.4，RB.3/.6等，其中“.2”为焊盘间距，“.4”为电容圆筒的外径。对于晶体管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶体
23、管，就用TO3，中功率的晶体管，如果是扁平的，就用TO-220，如果是金属壳的，就用TO-66，小功率的晶体管，就用TO-5，TO-46，TO-92A等都可以，反正它的管脚也长，弯一下也可以。对于常用的集成IC电路，有DIPxx，就是双列直插的元件封装，DIP8就是双排，每排有4个引脚，两排间距离是300mil,焊盘间的距离是100mil。SIPxx就是单排的封装。等等。 我们注意的是晶体管与可变电阻，它们的包装才是最令人头痛的，同样的包装，其管脚可不一定一样。例如，对于TO-92B之类的包装，通常是1脚为E（发射极），而2脚有可能是B极（基极），也可能是C（集电极）；同样的，3脚有可能是C，
24、也有可能是B，具体是那个，只有拿到了元件才能确定。因此，电路软件不敢硬性定义焊盘名称（管脚名称），同样的，场效应管，MOS管也可以用跟晶体管一样的封装，它可以通用于三个引脚的元件。Q1-B，在PCB里，加载这种网络表的时候，就会找不到节点（对不上）。在可变电阻上也同样会出现类似的问题；在原理图中，可变电阻的管脚分别为1、W、及2，所产生的网络表，就是1、2和W，在PCB电路板中，焊盘就是1，2，3。当电路中有这两种元件时，就要修改PCB与SCH之间的差异最快的方法是在产生网络表后，直接在网络表中，将晶体管管脚改为1，2，3；将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的1，2，3即可。封装的处理是个没
25、有多大学问但是颇费功夫的“琐事”，举个简单的例子:DIP8很简单吧，但是有的库用DIP-8,有的就是DIP8. 即使对同一封装结构，在各公司的产品Datasheet上描述差异就很大（不同的文件名体系、不同的名字称谓等）；还有同一型号器件，而管脚排序不一样的情况，等等。对老器件，例如你说的电感，是有不同规格（电感量、电流）和不同的设计要求（插装/SMD）。真个是谁也帮不了谁，想帮也帮不上，大多数情况下还是靠自己的积累。这对，特别是刚开始使用这类软件的人都是感到很困惑的问题，往往很难有把握地找到（或者说确认）资料中对应的footprint就一定正确- 心中没数！其实很正常。我觉得现成“全能“的库不
26、多；根据电路设计确定选型、找到产品资料，认真核对封装，必要时自己建库（元件）。这些都是使用这类软件完成设计的必要的信息积累。这个过程谁也多不开的。如果得以坚持，估计只需要一两个产品设计，就会熟练的。所谓“老手”也大多是这么“熬“过来的，甚至是作为“看家”东西的。这个“熬”不是很轻松的，但是必要。电阻类及无极性双端元件AXIAL0.3-AXIAL1.0无极性电容RAD0.1-RAD0.4有极性电容RB.2/.4-RB.5/1.0二极管DIODE0.4及 DIODE0.7石英晶体振荡器XTAL1晶体管、FET、UJT TO-xxx(TO-3,TO-5)可变电阻（POT1、POT2）VR1-VR5元
27、件的封装可以在设计原理图时指定，也可以在引用网络表时指定。封装完毕后，就开始制作PCB板点击File 中的 New，选择对话框中的，点击OK，就形成了图1.19：图1.19 PCB主页面在电路板设计窗口，使用菜单View/Toggle Units改公制为英制（快捷键Q）；点击Design中的Options，出现对话框见图1.20：图1.20 设置PCB对话框将的也进行标记设置第一组可视栅格为1mm,第二组为10mm，再点击子目录中的Options,出现对话框如图1.21：图1.21 PCB栅格设置对话框将X,Y轴都设为1mm，最后点击OK。点击Edit中Origin中的Set，在电路板图上放置
28、原点。工具栏的坐标按钮（）根据自己需要的大小放置坐标。用线将坐标连接起来，形成图1.22：图1.22 PCB框图在Design中点击Load.Nets调出文件，若有错查明原因，返回原理图并修改。一般遇到的问题是无元件的封装或元件引脚和封装焊盘不对应。常见错误：Component not found元件找不着，原因是封装名不正确；Node not found结点找不着，原因是元件引脚和封装焊盘不对应。无错，执行元件和元件之间的连接关系调入电路板图。然后手工把元件拉入所画板子范围中，将元件人工排列在电路板上，规则是电路输入端在电路板左侧:输出端在电路板的右侧；元件和元件之间的连线最短；安装元件之间
29、不能互相干涉。设置布线层,铜膜走线宽度,若为单层板，在Design/Rules中的Routing Layers设走线层，若为双层板,不用设置，使用默认值就可以。一般走线宽度为10mil（0.25mm），电路源和地线应该宽一些。在Design/Rules中的Width Constraint增加规则。元件一切设置结束后，就可以启动Auto Route/All菜单，进行自动布线，在布线完成对话框中观察布线的布通率，若为100%，就说明全部完成。若不能100%布通，则使用菜单Tools/Un-Route/All取消布线回到预拉线状态重新布置元件，调整线宽后在布线。点击View中的Broad in 3D
30、,出现图1.23： 图1.23 生成的PCB板 图 1.24可以通过图1.24观看电路板不同方位的样子。2个人设计（电子琴）2.1电子琴简介电子音调,是现代电子科技与音乐结合的产物,它在现代音乐中扮演着重要的角色。目前,由于电子音乐的普及,电子音调合成器(合成器实际上是一台声音的频率合成仪,可以制作各种声音,改变各种音色)可以解决相当一部分的歌唱及舞厅的伴奏问题。本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一个能发出电子音调的简易电子琴。2.1.1设计目标由于本设计主要用于人们娱乐方面，因此在设计上尽量使其安全以及简单易操作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下：1、经济可行性：
31、所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。2、技术可行性：技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。2.1.2设计方案采用AT89C51单片机进行控制。单片机工作于12MHZ时钟频率，使用其定时/计数器T0，工作模式为1，改变计数值TH0和TL0可以产生不同频率的脉冲信号。该设计具有11个音节的键盘，用户可以根据乐谱在键
32、盘上进行演奏，音乐发生器会根据用户的弹奏，通过扬声器将音乐播放出来。由于本例实现的音乐发生器是由用户通过键盘输入弹奏乐曲的，所以节拍由用户掌握，不由程序控制。用单片机产生的音频脉冲直接驱动扬声器并不能产生所要实现的音乐，因为它没有足够的驱动能力，这就需要音频功率放大电路。本例使用国家半导体公司的低压音频功率放大器LM386来实现音频功放电路。2.1.3主要元件介绍1、AT89C51:AT89C51是一种带4KFLASH（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位，俗称。AT89C2051是一种带2
33、K闪存可编程可擦除的。的可擦除可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51为很多提供了一种灵活性高且价廉的方案AT89C51主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位/计数器5个可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路LM3
34、86内部电路2、LM386LM386美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机。LM386特性： 静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电； 工作电压范围宽，4V-12V或5V-18V； 外围元件少； 电压增益可调，20-200； 低失真度。GND：接地。2.2设计图2.2.1原理图设计 图2.1 电子琴的原理图2.2.2系统模块图键盘扫描AT89C512LED灯光显示扬声器播放音乐电源部分 图2.2 系统模块图2.3 PCB 图2.3
35、主模块部分 图2.4 按键部分 2.4 3D图 图2.5 3D图3小组设计3.1八人抢答器（原理图） 绘制原理图时导线的连接尽量不要画斜线，所有的导线都要画成直角转弯，这样可以使所画的电路图美观易懂。绘制出原理图之后，将其复制到另一张图中，再把喇叭、发光二极管、电源和开关都换成二管脚的连接器。完成了电路原理图的绘制，接下来就可以进行PCB绘制的准备工作了，首先要做的是生成网络表文件，该文件是原理图向PCB转化的桥梁。图3.1 八人抢答器原理图3.2电路原理抢答器是一种竞赛活动中必备的装置，从原理上讲，它是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序逻辑电路。从有利于学习与实践的角度考虑，这
36、里主要介绍用中、小型集成电路设计抢答器的方法发。一般抢答器电路复杂，要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，对于初学者来说，显得有些力不从心。笔者设计的该款电路非常简单，只要按图一试，就能装成一台简单的八路抢答器。电路原理如附图，它由IC1和一个编码开关以及控制器等组成。编码开关是由IC1中的输入端A、B、C、D与二极管和按键组成。验证编码开关是否正确，只要按住任意一个按键。使它有一个正电平输入，数码管就会显示相应的数字来。A、B、C、D这四条编码线。分别是1、2、4、8。则是由1+2同时输入一个正电平获得，5则由1+4获得，6则由2+4获得，7则由1+2+4获得，二极管是起反向
37、截止作用的。2控制器是由可控硅和IC1的控制端(IC1的、脚)构成。当任意按下一个按键时，可控硅都会被触发导通，使IC1的控制端始终保持有一个高电平的输入.因此所按的数字得以锁存。这样，后按下的按键就不能起作用，数码管就只显示先按下的键号。这里的可控硅另一端与音乐片的正极相连。当可控硅导通时，使音乐片得以通电发声。从而完成整个抢答功能。该音乐片上电即能触发，也能自动停止，因此无需设暂停键。当按下复位键时。可控硅被切断电源而截止，IC1的控制端则由高电平转变为低电平而清零。为下一次抢答做准备。3.3元件数目见附录A3.4各元件的识别及测量3.4.1 万用表测量直流电压的测量步骤是1、选择量程。万
38、用表直流电压档标有 “V”，有2.5伏、10伏、50伏、250伏和500伏五个量程。根据电路中电源电压大小选择量程。由于电路中电源电压只有3伏，所以选用10伏档。若不清楚电压大小，应先用最高电压档测量，逐渐换用低电压档。2、测量方法：应与被测电路并联。红笔应接被测电路和电源正极相接处，黑笔应接被测电路和电源负极相接处。3、正确读数。仔细观查表盘，直流电压档刻度线是第二条刻度线，用10V档时，可用刻度线下第三行数字直接读出被测电压值。注意读数时，视线应正对指针。3.4.2 万用表测量直流电流的步骤是1、选择量程：万用表直流电流档标有“mA”有1mA、1omA、100mA三档量程。选择量程，应根据
39、电路中的电流大小。如不知电流大小，应选用最大量程。2、测量方法：万用表应与被测电路串联。应将电路相应部分断开后，将万用表表笔接在断点的两端。红表笔应接在和电源正极相连的断点，黑表笔接在和电源负极相连的断点。3、正确读数：直流电流档刻度线仍为第二条，如选100mA档时，可用第三行数字，读数后乘10即可。3.4.3用万用表测量电阻万用表欧姆档可以测量导体的电阻。欧姆档用“”表示，分为R1、R10、R100和R1K四档。有些万用表还有R10k档。使用万用表欧姆档测电阻，除前面讲的使用前应做到的要求外，还应遵循以下步骤。1、将选择开关置于R100档，将两表笔短接调整欧姆档零位调整旋钮，使表针指向电阻刻
40、度线右端的零位。若指针无法调到零点，说明表内电池电压不足，应更换电池。2、用两表笔分别接触被测电阻两引脚进行测量。正确读出指针所指电阻的数值，再乘以倍率（R100档应乘100，R1k档应乘1000）。就是被测电阻的阻值。3、为使测量较为准确，测量时应使指针指在刻度线中心位置附近。若指针偏角较小，应换用R1k档，若指针偏角较大，应换用R1O档或R1档。每次换档后，应再次调整欧姆档零位调整旋钮，然后再测量。4、测量结束后，应拔出表笔，将选择开关置于“OFF”档或交流电压最大档位。收好万用表。3.4.4 用万用表测试晶体三极管1、测ce两极之间电阻。注意表笔接法（NPN型三极管：黑笔接c，红笔接e。
41、PNP型三极管相反）此值应较大（大于几百千欧）。同时，用手握住管壳，使其升温，这时，电阻值要变小、变化越大，三极管稳定性越差。2、在上一步基础上，在bc两极间加接100K电阻（也可用手同时捏住bc两极），观察表针右摆幅度，表针向右摆动幅度越大，三极管放大能力越大。学会了万用表的使用方法以后，就要开始对实际使用中的元件的特性进行测试了。1、用万用表测发光二极管将万用表置于R1K挡，用来判别普通二极管正、负电极的方法进行检查，即交换红、黑表笔两次测量管子两引脚间的电阻值，正常时，所得阻值应为一大一小。以阻值较小的一次为准，红表笔所接的管脚为负极，黑表笔所接的管脚为正极。2、用万用表测二极管将万用表
42、置于R1K挡，用红表笔接二极管的一端，再调换表笔后再测。测试完成后以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。3、用万用表测可变电阻先用两表笔测试出非旋片的两引脚之间的电阻为10K，再分别测试旋片与另外两个引脚之间的阻值时，旋转旋片，会发现两次测试时指针都会转动，那么，说明这个滑动变阻器是可用的，且阻值为10K。3.4.5元器件的选择1、R1-R12选用1/4碳膜电阻器或金属膜电阻器2、RP可选用实心可变电阻器3、C1和C3均选用耐压值为16V的铝解电容器4、C和C2选用独石电容器或条论电容器5、VL1-VL10均选用直径为5mm或8mm的红色高亮度发光二级管6
43、、IC1选用NE555型时基集成电路；IC2选用CD4017型十进制计数分配集成电路。3.4.6电阻的识别与检测电阻器简称电阻，是所有电子制作中用的最多的元器件之一，常分为分压器分流器及电路的负载，另外，电阻和电容相结合，还可以组成滤波器等。电阻在电路中的代表字母为R基本单位是欧姆，简称欧，它的大小分为千欧，兆欧作为单位1M=1000K=欧姆。3.4.7电阻的种类1、碳膜电阻（RT），利用沉积在磁棒或磁管上的碳膜作为导电层，通过改变碳膜的厚度和长度，可以得到不同的阻值碳膜电阻误差较大，价格便宜。2、金属膜电阻（RJ）的电阻膜是用真空蒸发法或烧渗法生成的镍铬合金膜或金铂合金膜。金属膜电阻的各种性
44、能均优于碳膜电阻，但价格较贵。3、绕线电阻（RX）是用电阻系数大的锰钢或镍铬合金等导线统制在绝缘骨架上，外皮涂上耐热绝缘层而成。它的阻值一般不很大(10千欧以下)，但精确度极高，承受的功率较大，能在高温(300)下工作温度系数非常小，噪声也很小，稳定性很好不易老化，多用在耗散功率较大的电路中，或者是对阻值要求很高的精密仪表及设备中。4、氧化膜电阻（RY）将锑和锡等金属盐溶液喷雾的陶瓷骨架表面上沉积后制成，它与金属膜电阻器相比，具有阻燃导电膜层均匀膜与骨架基本体结合牢固氧化能力强等优点。上述几种电阻的常见外形及代表符号如图3.3：图3.3 电阻外形3.4.8 电阻的主要参数电阻器的某些性能定额称
45、为它的参数。电阻的主要参数有三个：标称电阻误差和额定功率。标称电阻系列但和误差。所谓标称电阻值，是指电阻器表面上标注的电阻值。实际电阻值与标称电阻值之间的偏差即为它的误差。电阻器的误差范围一般分为土5(1级)、土10(2级)、土20(级)三级。电阻的标称值实际上为一系列有限数值，如表图3.4所示。表列数值分别乘以1、10、100、l000(1K)、10000(10K)、(100K)、(1M)即为从1欧至91欧之间的所有电阻标称值。图3.4 电阻参数3.4.9电阻参数标注方法电阻的阻值和额定功率的标注方法有以下几种： 1、直标法，将阻值、额定功率及其他参数直接标注在电阻器的表面上，如图3.5所示。直标法标志阻值的单位为欧姆、千欧姆、兆欧姆，对应的符号分别为G、K、M2、符号法，将阻值和额定功率用阿拉伯数字相符号标注在电阻器表面上。标注阻值时，整数部分标注在单位代表符号的前面，小数部分标注在后面。例如，59欧姆标注为5R9，59欧姆标注为590，59千欧标注为5K9，59Gb欧标注为5M9，59000兆欧标注为5G9，如图3.5所示。图3.5电阻参数3、色标法，色标法是用不同颜色的色带或点在电阻器表面标出标称阻值和偏差值的方法，色标法分为两种：4、两位有效数字的色标法。普通电阻器用四条色带表示标称阻值和容许偏差