八路搶答器課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計</b></p><p><b>　　報</b></p><p

2、><b>　　告</b></p><p><b>　　班級：</b></p><p><b>　　學號：</b></p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p>

3、<p>　　題目：八路搶答器3</p><p><b>　　設(shè)計人：3</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　正文3</b></p><p><b>　　1.設(shè)計任務(wù)：3</b></p&g

4、t;<p><b>　　2.設(shè)計方案：3</b></p><p>　　3.各功能模塊設(shè)計4</p><p>　　3.1整流穩(wěn)壓電路模塊4</p><p>　　3.2倒計時模塊電路5</p><p>　　3.3搶答器部分電路的設(shè)計8</p><p>　　4.結(jié)果分析及設(shè)計工作

5、總結(jié)11</p><p>　　4.1 布板并制板，完成焊裝后進行調(diào)試。11</p><p><b>　　5.參考文獻12</b></p><p><b>　　6.附件12</b></p><p>　　6.1．元器件清單12</p><p>　　6.2.電路原理圖1

6、3</p><p><b>　　題目：八路搶答器</b></p><p><b>　　設(shè)計人：</b></p><p><b>　　摘要 </b></p><p>　　關(guān)鍵字:八路搶答器，7805穩(wěn)壓集成塊，譯碼器CD4511，BCD計數(shù)器74ls192，NE555輸出1秒脈沖

7、電路 </p><p><b>　　正文</b></p><p><b>　　1.設(shè)計任務(wù)：</b></p><p>　　1、設(shè)計一個用兩位數(shù)碼管顯示的具有兩位數(shù)倒計時模塊的八路搶答器。</p><p>　　2、應(yīng)用74192的置數(shù)功能，設(shè)計一個可以預(yù)置從0到99的之間任意一個數(shù)開始倒計時的模塊&l

8、t;/p><p>　　3、工作電源為交流220V，包含電源模塊；</p><p>　　4、先用用兩位數(shù)碼管先顯示倒計時時間（倒計時選手有輸入則報警），倒計時到0時啟動搶答模塊倒計時模塊消隱，再通過數(shù)碼管低位來顯示成功搶答者（成功搶答則報警）的號數(shù)并鎖存，鎖存后有選手輸入報警。</p><p><b>　　2.設(shè)計方案：</b></p>

9、<p><b>　　系統(tǒng)總框圖如下</b></p><p>　　如上圖，系統(tǒng)由六部分組成，系統(tǒng)系統(tǒng)經(jīng)過整流濾波電路輸出穩(wěn)定的+5V電壓供后面電路所用，在上電后，74ls192為核心的倒計時電路先工作，通過或非門和一個非門(緩沖，反相作用）連接74ls192的輸出，只有當輸出為0000 0000（兩片74ls192的輸出）連接到倒計時模塊的CD4511的消隱端（4腳）會變成低電平，

10、而直接接或非門的端口此時為高電平，這個端口接搶答部分電路CD4511的消隱端（4腳），使得搶答部分電路譯碼顯示。74ls192的時鐘由NE555組成的多協(xié)振蕩電路提供，其中555的控制腳四腳接非門輸出端，使得其在倒計時到0時能停止輸出一秒脈沖。而搶答部分的鎖存則可通過三極管和二極管組成一個反饋回路接到該模塊CD4511的鎖存端（5腳）來實現(xiàn)。報警部分則可用三極管擴流驅(qū)動一個有源蜂鳴器用二極管接搶答部分CD4511數(shù)據(jù)輸入端，實現(xiàn)未倒計時

11、搶答則報警，搶到也報警，沒搶到再按報警的作用。</p><p><b>　　3.各功能模塊設(shè)計</b></p><p>　　3.1整流穩(wěn)壓電路模塊</p><p>　　該模塊電路原理圖如圖（1）所示，電源為220V市電經(jīng)過變壓器變壓后的10V交流電壓，經(jīng)過DS1-DS4，4個1N4007組成的整流橋整流后，由電容C1濾波，圖中LED1為紅色發(fā)光

12、二極管，通過R1限流作為電源部分的指示電路。三端整流集成芯片7805將經(jīng)過整流濾波的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的5V直流電供后面電路使用。電解電容C用于濾波作用和改善7805負載特性。</p><p>　　圖中電容C1的取值由下估算而得</p><p>　　整流濾波后的電壓+V約為12V，經(jīng)過估計，后部分電路總電流最大時不超過，由此估計電路等效負載R=12/0.2=60歐，由公式RC=（3~5）T/2

13、，帶入計算得C1約為830uF，故其電容值可取1000uF，另外由于性價比的考慮，四個整流二極管都取1N4007。</p><p>　　圖（1）整流穩(wěn)壓模塊電路原理圖</p><p>　　3.2倒計時模塊電路</p><p>　　3.2.1.秒脈沖電路設(shè)計</p><p>　　如圖（2），為555組成的多諧震蕩電路，其可輸出一秒脈沖。<

14、/p><p>　　電路參數(shù)計算由公式T=（R31+2R32）Cln2=1s來計算。取R31=R32，C=10Uf。則可算得R31=R32=48k。</p><p>　　3.2.2倒計時電路設(shè)計</p><p>　　通過查資料，知道市場上有BCD十進制計數(shù)器，74ls192就是其中的一種，其價格低廉，具有正/倒計時功能，用兩片74ls192構(gòu)成的倒計時電路如下所示，其輸出

15、可通過七段譯碼器CD4511來譯碼顯示。電路如圖（3所示。）</p><p>　　圖（3）各芯片功能作用</p><p>　?。?）74ls192</p><p>　　74ls192是BCD十進制計數(shù)器，其具有置數(shù)，正/倒計時功能。其真值表如下:</p><p>　　圖（3）中74ls192的置數(shù)控制端PL用一個雙向開關(guān)（不帶自鎖）與電源和地

16、連接，當開關(guān)沒按下時，其接的是電源，開關(guān)按下則接低電平，芯片置數(shù)。低位的74ls192，TCD端在借位時會輸出一個低電平，高位的計數(shù)時鐘由此接入從而實現(xiàn)兩位數(shù)計數(shù)。圖中74ls04，74ls02用于控制搶答模塊與倒計時模塊分時工作的橋梁。只有當輸出為0000 0000（兩片74ls192的輸出）連接到倒計時模塊的CD4511的消隱端（4腳）會變成低電平，而直接接或非門的端口此時為高電平，這個端口接搶答部分電路CD4511的消隱端（4腳）

17、，使得搶答部分電路譯碼顯示。</p><p>　?。?）7段碼BCD譯碼器CD4511.</p><p>　　圖（3）倒計時模塊電路</p><p>　　CD4511是BCD鎖存/7段譯碼器/驅(qū)動器，常用的顯示譯碼器件，其輸出可以直接驅(qū)動共陰數(shù)碼管。</p><p>　?。?）D20-D23四個二極管與Rw1，R60</p>&

18、lt;p>　　構(gòu)成與門將四個二輸入或非門相與輸出控制信號。</p><p>　?。?）R1—R14為300歐姆的限流電阻。</p><p><b>　?。?）置數(shù)功能實現(xiàn)</b></p><p>　　搶答器的置數(shù)功能可以通過排針和杜邦線連接電源正或電源地來實現(xiàn)。</p><p>　　3.3搶答器部分電路的設(shè)計<

19、;/p><p>　　如圖（4）為搶答部分電路圖工作過程和原理如下：</p><p>　　1.當CD4511四腳為低電平時，由于 ABCD均通過電阻接地，各輸入端為“0”所以輸出為“0”，搶答器開始工作;</p><p>　　2.按下任何一個搶答開關(guān)。如按下開關(guān)“sb2”，則B端就轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖剑瑢?yīng)的BCD編碼是A=0、B=1、C=0、D=0。通過譯碼在數(shù)碼管中就顯示相應(yīng)

20、的十進制數(shù)字“2”，表示2號搶答成功。 </p><p>　　3.用二極管D13、D14和T1構(gòu)成鎖存觸發(fā)通道，只要是1～8中任一數(shù)字出現(xiàn)都會使鎖存端出現(xiàn)高電平，數(shù)據(jù)被鎖存，所以，只要一人搶先在前，后面的人按開關(guān)都不起作用。</p><p>　?。?）選手按鍵輸入編碼</p><p>　　如圖（4）下面部分是以按鍵和二極管組成的，二極管的作用是用以隔離選手輸入高電平

21、之間的干擾，不接入會編碼錯誤。4511的A，B，C，D接10K限流電阻到地，在按鍵未按下時，其輸入即為低電平，按下后為高電平。</p><p>　?。?）4511譯碼與鎖存</p><p>　　先看CD4511引腳功能： BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。

22、LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。LT：3腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　　由上述4511的功能需要鎖存想要的選手號的話

23、就要引入反饋而因為4511在上電復(fù)位后顯示0因此顯示鎖存的要求如下</p><p><b>　　顯示鎖存要求：</b></p><p>　　顯示0時，LE為低電平，不鎖存</p><p>　　顯示1~8時，LE為高電平，鎖存</p><p>　　通過abcdefg輸出反饋</p><p>　　分析

24、表（1）中4511輸出的真值表，選取表中陰影部分三列數(shù)據(jù)，用三極管將和二極管組成具有關(guān)系：若d有輸出1則b沒有輸出1，且當b或g有輸出1則輸出1。如圖的電路其反饋輸出真值表如表（2）</p><p>　　表（1）4511輸出真值表 </p><p>　　表（2）反饋電路輸入輸出真值表</p><p>　　因此電路反饋回路連接方法如圖（4）所示

25、。</p><p>　　圖（4）搶答部分電路原理圖</p><p><b>　　（3）報警電路</b></p><p>　　由于報警電路要達到如下功能：</p><p>　　一．倒計時未完成如果選手按下按鍵則報警</p><p>　　二．倒計時結(jié)束時選手按下按鍵則蜂鳴器響表示成功搶答</p&

26、gt;<p>　　三．搶答完畢后若再按按鍵，報警</p><p>　　滿足上面三者關(guān)系的邏輯正好是如果任意一個按鍵有按下則蜂鳴器響。因此設(shè)計一個訊響電路即可。電路原理圖如圖（5）所示。</p><p>　　圖（5）警示訊響模塊</p><p>　　4.結(jié)果分析及設(shè)計工作總結(jié)</p><p>　　4.1 布板并制板，完成焊裝后進行

27、調(diào)試。</p><p>　　4.1.1．上電檢查</p><p>　　上芯片前先檢查各芯片插槽電源與地是否正確。檢查無誤后上芯片，上電調(diào)試。</p><p>　　4.1.2.故障排除</p><p>　　上電后按復(fù)位鍵（即雙向開關(guān)）開始倒計時，在倒計時過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示亂碼現(xiàn)象，檢查CD4511芯片各引腳是否正確連接，發(fā)現(xiàn)無誤，將4511拆

28、下，為插槽上對應(yīng)芯片的a-f腳人工送5V電壓，驅(qū)動數(shù)碼管各段單獨顯示，發(fā)現(xiàn)只有一個段電壓輸入時卻有三個段同時亮的現(xiàn)象，檢查焊接，發(fā)現(xiàn)短路，重焊后，上電。電路正常工作。</p><p>　　4.2．作品使用及現(xiàn)象</p><p>　　4.2.1.上電倒計時初始值設(shè)置</p><p>　　用八根杜邦線分別連接電路板上用插針引出的74ls192的置數(shù)端從高位到低位接入0或

29、1（即接電源或地），接入的兩個四位二進制要在0000至1001這十個數(shù)中，接如后再上電。</p><p>　　4.2.2.倒計時復(fù)位和搶答</p><p>　　按復(fù)位按鈕后倒計時開始，假設(shè)倒計時為五秒則五秒后當數(shù)碼管顯示0時，可以開始搶答，否則搶答部分電路不工作。另外，有按鍵按下時，蜂鳴器就會響。</p><p><b>　　4.2.3工作總結(jié)</b

30、></p><p><b>　　PCB布板：</b></p><p>　　排版時電阻放置應(yīng)盡量整齊布板可以對著原理圖的結(jié)構(gòu)進行布板，這樣結(jié)構(gòu)更合理，布板效率更高。散熱片放置和功率管的放置時，應(yīng)將散熱片多槽的一面朝外放置，功率管跟隨散熱片的放置而布置。因為散熱片多槽的一面散熱面積大因此散熱多，將其朝板外放置可以減小對板內(nèi)器件的影響。</p><

31、p><b>　　調(diào)試：</b></p><p>　　在調(diào)試時數(shù)碼管出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象，檢查電路圖，確定電路圖沒錯誤后將芯片都取下，給芯片的輸出端人工加高電平，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管也有出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象，檢查電路焊接是否有短路現(xiàn)象，經(jīng)檢查，有焊錫將電路短路的現(xiàn)象，排除短路故障，上芯片，發(fā)現(xiàn)電路正常工作。</p><p>　　做第一塊板時電路倒計時到30或到20或到10時倒計時就結(jié)束，檢

32、查電路原理圖，初步確定故障原因是電路設(shè)計時有用到線與電路，經(jīng)查資料，線與功能只有特定的芯片才具有，因此，將7402輸出用一個二極管的與門搭好，電路可以正常輸出正確邏輯電平。</p><p><b>　　5.參考文獻</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版）清華大學電子學教研組編 主編 閻石</p><p><b>