电子课设报告—即拍亮延时小夜灯 - 图文

电子课程设计报告

课程设计名称：即拍亮延时小夜灯 、四花样彩灯

学 院 名 称： 信 息 工 程 学 院

专业： 电子信息工程 班级： 110413

学号： 110413*** 姓名： *******

评分： 教师：彭 嵩

时间 ：2013年9月28日

模拟电路课程

设计任务书

2013－2014 学年第 1学期

题目 即拍亮延时小夜灯 内容及要求 ① 声控； ② 延时点亮小夜灯。 进度安排 1：查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真； 2：领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计； 3：写实验报告 。 学生姓名：******** 指导时间：周一至周五 指导地点：综合实验楼 √ 2.答辩 □ 3.实际操作 □√ 4.其考核方式 1.评阅 □它□ 指导教师 彭嵩

系（部）主任

即拍亮延时小夜灯

摘要

本次课题设计的目的是：设计一简单的即拍延时小夜灯，它可以利用压电陶瓷片将声音信号转化为电信号。压电陶瓷片与晶体三极管、电阻等组成了声控脉冲触发电路，555时基集成电路与电阻、电容等组成典型的单稳态延时电路。晶体三极管和电阻等组成了小灯泡功率驱动放大电路。采用3.0V的直流供电，RC充放电执行。 此设计能够很好的控制等的亮与灭，即在有声音或者震动的情况下，小灯泡会亮，否则就不会亮。

关键字：555时基、延时、单稳态电路

即拍亮延时小夜灯

目录

第一章、课设题目及要求 ..........................................................................1 1.1基本要求 .........................................................................................1 1.2 提高要求 ........................................................................................1 第二章、设计原理分析 ..............................................................................2 2.1方案一 ..............................................................................................2 2.2方案二 .............................................................................................3 2.3 总体设计思路 .................................................................................3 2.4各模块设计思路及参数选择 ..........................................................4 第三章、调试与排版 ..................................................................................7 3.1 电路仿真图 ....................................................................................7 3.2电路排版 ..........................................................................................8 3.3焊接电路 .........................................................................................8 3.4分模块的调试 ..................................................................................8 3.5功能调试 ..........................................................................................8 3.6系数调试 ..........................................................................................8 总结 ...............................................................................................................9 参考文献.................................................................................................... 10 附录 ............................................................................................................. 11 附录一 元器件清单 .......................................................................... 11 附录二 实物图 ......................................................................... 12

即拍亮延时小夜灯

第一章、课设题目及要求

1.1基本要求

通过对已学知识的了解，试着设计一个电路。要求：（1）达到用声音控制灯泡的亮灭；（2）一定时间过后小灯泡会自动熄灭。

1.2 提高要求

根据RC充放电原理，设计一电路，从而达到可调试时间即拍延时小夜灯。

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即拍亮延时小夜灯

第三章、调试与排版

3.1 电路仿真图

因实验仿真软件中没有压电陶瓷片（FT-27） ，所以通过一个开关和一个信号触发来达 到同样的效果。接入电源，当开关闭合时，小夜灯亮；接着断开开小夜灯在10S 左右后才会自动熄灭。电路仿真图所示：

图3-1

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即拍亮延时小夜灯

3.2电路排版

当仿真图达到所需要求时便可以进行电路排版了，将从库房领取好了的原件进行

进一步的检验看元件是否发生了损毁。根据电路板的大小和元器件的多少，对电路图重新布局调整，以便元器件在板子上分布均匀合理。先进行大致排版然后在逐步微调从而使整个电路更加美观。这些工作耗费了1个小时左右。

3.3焊接电路

在准备工作完成之后开始焊电路板，2个小时之内完成了电路板的焊接工作。先将准备好的元件插入印刷电路板规定好的位置上然后按照先难后易，先低后高，先贴片后插装的顺序对焊接元件进行焊接。

3.4分模块的调试

本实验调试，首先单独分模块进行调试，也就是焊接完，分别对声控部分和延时部分进行分别调试，输入一3.0V的直流电压信号，用万用表检测555芯片的3管 脚其输出电压是否约等于2.0V。 如果没有,说明在声控这一块上有焊接错误， 如短接、 接触不好、管脚连接错误等；若达到2.0V则声控部分没有问题；接着用万用表检测 延时部分以及总体部分，如果对照电路图出现线未连、引脚接触不良好等问题，则进 行修改。再重新检查一遍没问题，将焊板上的正负极正确接好，则基本上符合了设计 要求。

3.5功能调试

在大致检查过所焊电路之后接上2节南孚干电池开始进行调试，连续拍手几次后结果发现小灯泡都没有亮。在仔细检查过电路板之后发现当电路板产生较大震动后小灯泡便会点亮。所以最后使压电陶瓷保持在悬空状态，在改正电路之后，小灯泡便可正常发光，过一段时间后自动熄灭，拍手便会再次点亮小灯泡。

3.6系数调试

小灯泡发光的时间基本上跟设计时所设定的值一致，且电路工作正常，能达到题

目所需的要求。

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即拍亮延时小夜灯

总结

本设计主要通过模块化思想， 逐步实现设计所需达到的功能要求：声音检测放大模块是对外界声音信号的感应系 统。LC充放电路为延时部分，三极管起到开关作用。 本课程设计主要采用的电路原理基于模拟电子电路的基本知识， 对于信号的放大用555芯片5内部的一个放大系统做。然后由感应信号和555芯片并放大。从而实现设计要求。本实验在设计之后焊接之前必须设计好如何排版不然可能达不到所需的实验效果且不会很美观。所以今后做如此的焊接实验时必须提前排版。在压电陶瓷片这一块，以为直接焊上去就可以达到灯亮和延时的效果，结果没达到理想效果，最后采用使压电陶瓷保持悬空状态才达到理想要求。在最后过程中，由于原原理图的延时时间过长所以改为电阻为10M，电容为1uf的电容以使延时时间定格在10s左右；所以在今后还是要做好充分的准备工作，做到细心、谨慎、负责，要认真设计好实验参数。通过实验意识到要从现在开始养成那种细心的好习惯。还有由于知识的局限性， 对一些深层次的问题还是有所欠缺。这对以后的课程设计、毕业设计甚至是今后工作 上都非常有帮助。再者通过这次实习锻炼了自己的动手及查资料的能力，也体会到了 成功带来了的喜悦和自己的不足之处，可以说是受益匪浅。

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即拍亮延时小夜灯

参考文献

[1] 华成英. 模拟电子技术基础基本教程[M].北京：清华大学出版社，2006. [2] 陈兆仁. 电子技术基础实验研究与设计[M].北京：电子工业出版社，2000. [3] 杜龙林. 用万用表检测电子元器件[M].辽宁：辽宁科学技术出版社，2001. [4] 杨振江等. 新颖实用电子设计与制作[M].西安：西安电子科大出版社，2000. [5] 康华光. 电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2000. [6] 郑家龙. 集成电子技术基础教程[M].北京：高等教育出版社，2002.

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即拍亮延时小夜灯

附录

附录一 元器件清单

附录表1

名称 型号 个数 芯片 NE555 1 压电陶瓷片 FT-27 1 电容 1μF 1 电阻 10MΩ 1 10KΩ 3 360Ω 1 11

即拍亮延时小夜灯

附录二 实物图

附录图 图1

附录图 图2

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数字电路课程

设计任务书

2013－2014 学年第 1学期

题目 内容及要求 四花样彩灯设计 (1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动 (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动 (3) 四亮四灭，从左向右移动 (4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 (5) 四种花样自动变换 进度安排 1：查阅资料，学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真； 2：写实验报告 。 学生姓名：刘志建 指导时间：周一至周五 指导地点：综合试验楼 考核方式 1.评阅 √□ 2.答辩 □ 3.实际操作 √□ 4.其它□ 指导教师 彭嵩 系（部）主任

四花样彩灯设计

摘要

彩灯控制器在我门日常生活中有重要的运用，如广告牌的设计和节日彩灯的设

计都能运用到它的原理。本次设计的四花样彩灯控制器是其中较简单的，但这是进行复杂设计的基础。

本次课程设计要设计一个四花样彩灯控制器。首先要分析设计要求，从要实现四花样入手推导出要使用的芯片。可通过八位右移寄存器74LS164实现八个彩灯的向右移动，从它的右移输入端输入四种码来实现它的四种花样。根据四种花样确定这四种码。要实现彩灯的自动转换，把四种码输入四选一数据选择器74LS153的四个输入端，它的地址输入端接双D触发器74LS74的两个输出端，74LS74可产生四种循环的状态，从而实现彩灯的自动转换。时钟信号由两个555产生，一个产生周期为0.721秒的矩形脉冲控制八位右移寄存器74LS164,另一个产生周期为14.01秒的脉冲控制双D触发器74LS74。当彩灯完成一种花样时，双D触发器输出状态改变，数据选择器选择另一种码输出，彩灯变为下一种花样，直到完成四种花样再循环变化。经实验验证，所设计的四花样彩器能完成四花样变换，每一种花样循环两次，四种花样不断循环。

主要参考元器： NE555,74LS93，74LS74,74LS153,74LS164 关键字：时钟脉冲 分频

四花样彩灯设计

目录

第一章 课设题目及要求 ............................................................................1 第二章 设计原理分析 ................................................................................2 2.1 系统组成框图 ...............................................................................2 2.2 工作原理分析 .................................................................................2 第三章： 电路设计 ....................................................................................4 3.1电路原理分析 ..................................................................................4 3.2 单元电路设计与技算 .....................................................................5 结论 ............................................................................................................. 11 参考文献.................................................................................................... 12 附录 ............................................................................................................ 13 元件清单 ............................................................................................. 13

四花样彩灯设计

第一章 课设题目及要求

1.1 设计课题及要求

（一） 题目：四花样彩灯控制器

（二） 基本要求：设计一四花样自动切换的彩灯控制器，要求实现

(1) 彩灯一亮一灭,从左向右移动； (2) 彩灯两亮两灭，从左向右移动； (3) 四亮四灭，从左向右移动；

(4) 从1～8从左到右逐次点亮，然后逐次熄灭； (5) 四种花样自动变换。

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四花样彩灯设计

第二章 设计原理分析

2.1 系统组成框图

把四花样彩灯设计分为几个独立的功能模块进行设计,每一个模块完成特定的功能,再把它们有机的组织起来构成一个系统完成彩灯控制器的设计。系统可由四个模块组成，它们分别是：四种码产生电路、开关电路、数据输出、时钟电路。设计框图如图2.1所示：

多谐振荡器 多谐振荡器 分频计数器 多谐振荡器 开关电路 输 出 数据选择器 移位寄存器 图2-1 系统组成框图

各模块的组成及功能分析

1.自动转换控制电路：由双D触发器74LS74和四选一数据选择器74LS153组成，双D的两输出端接数据选择器的地址输入端，它能产生两位循环二进制码，每改变一种状态，数据选择器选择一种码输出，使彩灯花样自动循环。

2.数据输出电路：由八位移位寄存器74LS164和八个彩灯组成，选择输出的每一种码输入到寄存器的数据输入端，使码在寄存器的八个输出端自左向右移动，实现彩灯的花样。

2.2 工作原理分析

彩灯控制器电原理图如图2-1所示。ICl、IC2由555接成多谐振荡器。IC3由4位2进制计数器74LS93接成16进制计数器，其4个输出端可分别输出对计数脉冲的2、4、8、16分频信号。IC4是双D触发器74LS74，在这里接成两位2进制加法计数

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四花样彩灯设计

器。IC5是双4选l数据选择器74LSl53，这里只用了它的一组4选1数据通道。IC6是3位单向移位寄存器74LSl64，它是产生移动灯光信号的核心器件。

驱动电路用8只三极管组成8路射随器作缓冲放大，去触发作电流开关的8只双向可控硅，以控制彩灯发光。电路的十5V电源由220V／9V变压器降压，经D1一D4桥式整流7805稳压后给控制电路供电。 U3U1A74LS04D142 13AQA13U2C98410U2B QBU1BB1243546 QC74LS08DC1165QD 74LS04DD774LS08D ENP1510U1C6RCO5 ENT9 ~LOAD174LS04D~CLR 289CLK

74LS161D U1D74LS04DU7B U7A410

~1PR~2PR 592121Q2Q1D2D

74LS74D674LS74D8 311~1Q~2Q

113 ~1CLR~2CLR

图 2-2

U46543101112131421151C01C11C21C32C02C12C22C3AB~1G~2G92Y981Y712ABU63QAQBQCQDCLKQEQF~CLRQGQH4561011121374LS164D74LS153D3

四花样彩灯设计

第三章： 电路设计 3.1电路原理分析

从多谐振荡器出来的脉冲信号分为两路：一路作为计数脉冲送到模十六计数器；另一路做为移位时钟脉冲加到移位寄存器。调节多谐振荡器的电阻可以改变震荡频率，即改变彩灯移动的速度，得到不同的动态效果。

多谐振荡器、双D触发器、数据选择器共同组成一个电子开关。多谐振荡器输出的计数脉冲经双D触发器两位二进制计数器，在它的两个输出端得到00、01、10、11四种逻辑状态。这四个状态作为数据选择器的四个数据通道选择信号，对应从模十六计数器输送到数据选择器的QA，QB，QC，QD四个分频信号。其作用相当于一个受控的一刀四位的机械转换开关。当双D触发器输出为“00”时，数据选择器输出10000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样一；为“10” 时，数据选择器输出11000000序列脉冲，为八分频信号，实现花样二；为“01” 时数据选择器输出11110000序列脉冲，为八分频信号，实现花样三；为“11” 时数据选择器输出1111111100000000序列脉冲，为十六分频信号，实现花样四。调节开关电路的CP脉冲产生电路的电阻，可以改变开关的切换时间用以选择每种花样出现时间的长短。

数据选择器的输出端接移位寄存器的输入端，在时钟脉冲的作用下，数据在移位寄存器的八位并行输出端从Q0到Q7顺序移动。移动的八位控制信号直接控制发光二极管的亮灭，就出现了八路四花样自动循环切换的流水彩灯。

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四花样彩灯设计

3.2 单元电路设计与技算

3.2.1 时钟脉冲产生电路

用555定时器构成多谐振荡器,电路输出便得到一个周期性的矩形脉冲,其周期为:

T=0.7(R1+2R2)C?????????(3-2.1)

要用两个555产生两个时钟脉冲,一个控制74LS161模十六计数器和八位移位寄存器,要能看到彩灯的流动,其周期设为1秒左右, 电阻值和电容值可设为：

R1=1KΩ ， R2=51KΩ ， C=0.01μF

由公式（3-2.1）计算得：T=0.721S

R11kohm4VCCRST7625CONGND1DISTHRTRI3OUTVCC5V 8U1R251kohm555_VIRTUALC1C20.01uF10uF 图3.1

另一个555产生的矩形脉冲控制彩灯的自动转换,其周期设为模十六计数器的20倍,改变R1、R2的阻值即可，可设为：

R1=1KΩ ， R2=1MΩ ， C=0.01μF

由公式（4-1）计算得：T=14.42S

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四花样彩灯设计

3.2.2 四种码产生电路

根据彩灯要实现的四花样,可确定移位寄存器输出的二进制码,即四种码产生电路要产生的码，如表3-1所示：

表3-1 四种码

花样 状态要求 周期（位） 码 1 一亮一灭，从左向右移动 8 10000000 2 两亮两灭，从左向右移动 8 11000000 3 四亮四灭，从左向右移动 8 11110000 4 从1～8从00左到右逐次点亮，然后逐次熄灭 6

16 1111111100000000

四花样彩灯设计

六进制计数器接组合逻辑门产生，十六进制计数器的真值表如表3-2所示

原状态[S(t)] 序号 Q4 Q3 Q2 Q1 Q4 Q3 Q2 Q1 Z1 Z2 Z3 Z4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 次态[N(t)] 输出 10 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 11 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 12 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 13 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 表3—2 14 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 15 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 表3-2

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四花样彩灯设计

VCC5VU3AU119~CLR~LOAD31072ENTENPCLK3456ABCD14QAQBQCQD131211915115RCO1411212U2A3&74LS04NU3B4U2B6&5674LS08N74LS04NU3C74LS08N74LS04NU3D874LS161N74LS04N

图 3-2 四种码产生电路

3.2.3 彩灯自动转换控制电路

要实现彩灯四花样的自动转换，就要使四选一数据选择器74LS153循环地输出Z1、Z2、Z3、Z4，也就要使它的地址输入端输入四种状态并循环转变，可用双D触发器实现。

双D触发器的两个输出端Q1、Q2的状态方程为： Q 1n+1 = Q2n （3—2.1） Q2n+1 ＝ Q 1n （3-2.2）

设双D触发器的初始状态Q1Q2 = 00，由Q1、Q2的状态方程式（3—2.1）和式（3-2.2）可得，Q1、Q2的状态变换顺序为00—>01—>11—>10—>00，实现四分频。用双D触发器的输出端Q1、Q2控制选择器的地址输入端，使数据选择器自动选择一种码输出，实现彩灯花样的自动控制。

令Q1Q2=AB，74LS153数据选择器的功能表如表3-3所示：

自动转换控制电路如图3-3所示：

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四花样彩灯设计

VCC5V1421U2AB~1G6592Q~2Q84315101C01C11C21C3~2G1112132C02C12C22C32Y91YU1A4~1PR3211CLK1D~1CLR1Q~1Q5610111213U1B~2PR2CLK2D~2CLR774LS74N74LS74N74LS153N

图3-3 自动控制电路

表3-3 数据选择器功能表

B（Q2）

由表3-3可知，数据选择器的地址输入端A、B循环转变，输出端1Y循环选择四种码Z1、Z2、Z3、Z4输出，使彩灯的四花样自动循环改变

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A（Q1） 1Y 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 Z1 Z3 Z4 Z2 Z1 四花样彩灯设计

NE555定时器原理图及结构图

仿真图 如下

图 3-4

仿真图如下：

图3-5

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四花样彩灯设计

结论

本次所设计的是花样彩灯控制器，该控制器的设计主要结合了大二所学的低频电子线路及脉冲与数字电路课程。

课程设计这门课需要严谨的科学态度和完整的设计思维和方法。设计电路关键在于对设计要求的理解分析以及对基本电路相关知识的熟练掌握。设计电路时，将总体的功能分成若干个部分来实现，是简化电路设计思路的很好方法；且搞清各个模块的功能与实现要求操作的具体方法，对电路故障的检查也是很有帮助。

通过这次设计，学到了很多东西，如查找资料，设计比较，从各种图中提取所需。焊接时出学到了好多，如如何在一定大小的板子上正确摆放好芯片，如何布线等等，调试时也是，知道了用工具如万用表来检查、修复故障。

本次课设算是成功的，学到很多，包括焊接技术。也吸取了很多教训。真正提高了动手能力，学会获取资料，活跃了自己的思维，巩固了所学知识。

花样彩灯控制器的设计是对数字电路逻辑设计知识的实践运用，加深了对知识的理解。

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四花样彩灯设计

参考文献

[1] 康华光.数字电子技术.高等教育出版社，2002 [2]雷勇.电工电子技术实验.成都：四川大学出版社，2002 [3]王毓银.数字电路逻辑设.北京:高等教育出版社,2006

[4]《中国集成电路大全》编写委员会.中国集成电路大全《TTL集成电路》.北京：国防工业出版社，1985

[5]陈先龙.电子技术基础实验.北京:国防工业出版社,2006 [6]宋万年.模拟数字电路实验.上海:复旦大学出版社,2004 [7]温飞兵.电子技术实践教程.湖南:长沙国防科技大学,2003 [8] 何小艇.电子系统设计.杭州：浙江大学出版社，2001

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四花样彩灯设计

附录 元件清单

附录 元器件清单 种类 芯片 元件 74LS153 1 74LS74 1 个数 74LS164 1 74LS93 555 1 2 2 2 1 1 1 1 8 8 电容 10nF 10μF 滑动变阻器 51K 2000K 电阻 1KΩ 1MΩ 300Ω 发光二极管 插槽 16脚 14脚 8脚 1 3 2 1 电路板 导线、焊丝若干 13

Protel电子设计

第一章、课设题目及要求

1.1基本要求：

根据给出的电路图用Protel软件画出原理图。 1.2提高要求：

修改并适当调整元件位置，确保电路原理图的正确、美观及易读。 1.3实训题目 1 23456D1LED1R1U3142165431510111213AB1G1C01C11C21C32G2C02C12C22C374LS1533002LED2R273003LED3R52Y93004LED4R6300DC11uFC2100nF1U2U1233141R0(1)R0(2)CKACKB74LS93TRIGRESET2QAQBQCQD12981156R47100KCVOLTTHOLDDISCHGVCC55584CR330KU49812CLRCLKABQAQBQCQDQEQFQGQH345610111213VCC74LS164C310uF+1456BR1071M ohmkey=bCVOLTTHOLDDISCHGVCCTRIGRESET555GND1284U6BR1130K1211DCLKCLRQ74LS748PREQ9AC10V21013A 12345GNDC4100nFU52OUT33GNDOUT2+1Y5LED5R73006LED6R83007LED7R93008LED8R12U6ADCLKCLRQ74LS746PREQ5300CAC10V1C5Q1U77805C61VINVOUT3C7C8VCCB104104J121CON2AC10V1AC10V21000uF/25V2200uF/16V 第四题 ATitleSizeBDate:File:4-Jul-2011 G:\\吴开志资料\\电子制作实训\\电路12.ddbSheet of Drawn By:6NumberRevision1

Protel电子设计

第二章 实训步骤及要求

1.学生绘制PCB板图后,需交指导老师审查。 2.学生凭有指导老师签字的申请单，方可制作。 3.双面PCB板最大尺寸限制：≤120mm×140mm 单面PCB板最大尺寸限制：≤150mm×200mm。 4.芯片、电阻、电容的焊盘及过孔直径为1.8mm,

其他器件的焊盘根据器件管脚直径应≥1.8mm。

5.连线宽度不小于0.5mm（一般选择0.6～0.8mm）。电源线、地线应加宽。 6.芯片、电容及其他器件安装后会覆盖正面焊盘的，正面（TopLayer层）焊盘上不能直接走线。要用以下方式走线如图：

7.制作流程：绘图→审查→预约制作→打印→裁剪覆铜板→热转印→检查→腐蚀→

清洗→钻孔→清洗→涂助焊剂

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Protel电子设计

第三章 protel制作

3.1 主要元件清单

LED：8个 300欧电阻：8个 芯片：74LS164 1个 74LS153 1个 74LS93 1个 74LS74 1个 NE555 2个

3.2 Protel原理图

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2bc2.html