通過分析，結(jié)合設(shè)計電路性能指標、器件的性價比，本設(shè)計電路選擇方案二。
三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算（功能部分電路）
1、555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路實現(xiàn)脈沖延時
輸出脈沖的寬度Tw等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，而暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間取決于外接電阻R和電容C的大小。 Tw≈1.1RC
按要求Tw≈1.1RC＞3s，因此取R=100kΩ，C=33μF,延時時間為3.3s。
2、555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器
電路的振蕩周期為T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2≈0.7（R1+2R2）C
輸出脈沖的占空比為q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)
當R2>>R1時，q=T1/T≈1/2時，輸出為方波。
又因為f=1/T<20Hz，所以取R1=1kΩ，R2=200kΩ，C=0.22μF。
因此，振蕩周期為T≈0.062s
功能部分電路如圖3所示
圖3 脈沖延時與多諧振蕩電路
四、總原理圖及元器件清單
1．總原理圖
圖4 觸摸式一位數(shù)顯搖獎（號）機電路
2．元件清單
表1 元件清單
五、安裝與調(diào)試
1.電路安裝
按照仿真設(shè)計好的原理圖買好所需器件，合理布局，確認電路圖無誤后，再焊接電路板。在焊接過程中，焊接完一部分測試一部分，這樣可以避免出錯，即使電路出了問題更容易找出哪部分電路錯了。在焊接的過程中要注意不要虛焊漏焊，電容和二極管不要接錯，注意555定時器的1端接地，8端接電源，3是輸出端。需熟悉CD40110為十進制可逆計數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動器，具有加減計數(shù)，計數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能，及其引腳圖功能表。
2.電路調(diào)試
（1）電源調(diào)試
檢查電路有沒有焊接錯誤。
（2）功能調(diào)試
①靜態(tài)調(diào)試
首先對照電路圖檢查有沒有焊錯以及焊接的器件有沒有脫落以及是否有虛焊，然后接上+5v的直流電源，觀察電路有沒有異樣，如芯片有沒有冒煙以及發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異常斷開電源，尋找錯誤，排查故障后在接通電源。
②動態(tài)調(diào)試步驟
六、性能測試與分析
1.直流電源測試與分析
（1）測試步驟
將5v直流電源的正負極分別接萬用表的紅黑表筆，觀察并記錄萬用表所顯示的數(shù)據(jù)。
（2）測試數(shù)據(jù)
電壓 
（3）數(shù)據(jù)處理
理論值 | 5.00V |
測量值 | 5.01V |
（4）誤差計算
(5.01-5.0)/5.0*100%=0.002%
（5）結(jié)論分析（包含誤差分析）
所用元器件并非是理想的，參數(shù)與理論值有一點偏差；
元器件參數(shù)容易受溫度影響，測量時間過長，導(dǎo)致元件溫度升高，產(chǎn)生了一定誤差使得測量結(jié)果與理論值有點偏差；
測量數(shù)據(jù)時人為的偶然誤差；
焊接電路時焊點處有電阻產(chǎn)生誤差；
穩(wěn)壓塊不是理想的集成塊，導(dǎo)致產(chǎn)生誤差；
測量儀器不是理想的儀器導(dǎo)致出現(xiàn)了誤差。
2.功能電路測試與分析
（1）測試步驟
確認電路無誤后，接入+5v直流電壓，當食指觸及“觸摸電極”時，蜂鳴器立即響，LED燈亮，且數(shù)碼管上的數(shù)字快速轉(zhuǎn)換，食指離開“觸摸電極”后，蜂鳴器停響，約4秒后LED燈熄滅，數(shù)碼轉(zhuǎn)換即停并穩(wěn)定地顯示在最后一個數(shù)字上，這個數(shù)字就是本次搖出的獎品。
（2）測試數(shù)據(jù)
延時時間Tw≈3.5s
振蕩周期為T≈0.06s
（3）數(shù)據(jù)處理
延時時間理論值 | 3.3s |
延時時間測量值 | 3.5s |
振蕩周期理論值 | 0.062s |
振蕩周期測量值 | 0.065s |
（4）誤差計算
①555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的延時電路
（3.5-3.3）/3.3*100%=0.06%
②555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器
(0.065-0.062)/0.062=0.05%
（5）結(jié)論分析（包含誤差分析）
測量數(shù)據(jù)時人為的偶然誤差；
焊接電路時焊點處有電阻產(chǎn)生誤差；
芯片并不是理想的芯片，導(dǎo)致產(chǎn)生誤差；
焊接電路所用的元器件，如電容和電阻等，實際值與所標值有所不同，造成實驗誤差；
測量時間過長，導(dǎo)致元件溫度升高，產(chǎn)生了一定誤差；
實驗使用的測量儀器不是理想的儀器，如萬用表的精度不高，導(dǎo)致測試結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差。
七、結(jié)論
電路組成：該電路由555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成的延時電路，由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路用于脈沖延時，多諧振蕩器用于產(chǎn)生脈沖，最后由CD40110芯片計數(shù)器計數(shù)，再由數(shù)碼管顯示。
實現(xiàn)的功能：當食指觸及“觸摸電極”時，蜂鳴器立即響，LED燈亮，且數(shù)碼管上的數(shù)字快速轉(zhuǎn)換，食指離開“觸摸電極”后，蜂鳴器停響，數(shù)秒后LED燈熄滅，數(shù)碼轉(zhuǎn)換即停并穩(wěn)定地顯示在最后一個數(shù)字上，這個數(shù)字就是本次搖出的獎，即實現(xiàn)了搖獎功能。
電路的優(yōu)點及不足：該電路設(shè)計得比較簡單，電路性能指標、器件的性價比都比方案一高，但是焊接不是特別好，導(dǎo)致有時功能的實現(xiàn)不是特別穩(wěn)定。
出現(xiàn)的問題：出現(xiàn)漏焊，以及焊點不牢等現(xiàn)象。
總結(jié)：本次設(shè)計，需要對所用芯片有所了解，且熟悉每一個模塊的作用。通過本次設(shè)計，加強了我對數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)設(shè)計的理解，對其應(yīng)用有了一定的認識，提高了我們綜合運用知識的能以及分析問題、解決問題的能力。首先是先理解要求，通過和同學討論，查閱書籍等，作為參考，確定方案并設(shè)計出了電路圖，在焊接電路板時，要注意不要虛焊，漏焊等，這是很重要的一步，因為接下來的實驗是否成功，焊接的電路板起著很大的作用。在調(diào)試的時候，并沒有達到預(yù)期的效果，沒有出現(xiàn)理論的結(jié)果，這個時候要細心的檢查故障，弄清楚到底是哪里的問題，而不是著急和煩躁，越是那樣越不容易檢查出錯誤在哪里。在實驗的過程中，存在很多誤差，理論和實踐有著很大的區(qū)別。遇到問題要多思考，結(jié)合課本和所學的知識來進行更改調(diào)試，通過自己動手調(diào)試，加深了印象，使我對課本上的理論知識有了更深一步的理解，也讓我知道自己在實踐方面有很多的不足，不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多課本上學不到的知識，讓我懂得了理論與實際相結(jié)合時很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的知識與實踐結(jié)合起來，才能真正的提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。當然設(shè)計的順利完成要感謝老師的耐心解答以及同學的無私幫助。設(shè)計和制作的時候，正是在考驗著一個人的耐心和細心，認真遵循注意事項，必要時充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，虛心詢問老師和同學。在今后的學習中為了幫助我們理解知識，學會應(yīng)用，我們應(yīng)當多做設(shè)計，以此增強我們獨立思考，自主學習的能力。
九、作品圖片
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