課程設(shè)計(jì)---四人搶答器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)、學(xué)號(hào) </p><p>　　授課班號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時(shí)間 2012年6月22日 </p><p><b>　　四人搶答器</b></p><p>　　摘 要：由NE555定時(shí)器、計(jì)數(shù)器SN74160N、二4與非門SN7420N組成倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘電路。用2D觸

3、發(fā)器SN7474N與NE555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)搶答功能模塊。通過8-3編碼器SN74148N、顯示譯碼SN7448N、7段管LED（共陰）組成搶答顯示模塊。通過上拉電阻、接地開關(guān)、四2或門SN7432N、組成清零模塊。由四2與非門SN7400N、6非門SN7404N組成封鎖輸入電路模塊。</p><p>　　關(guān)鍵詞：搶答器；NE555定時(shí)器；計(jì)數(shù)器；2D觸發(fā)器</p><p><b>

4、　　12VDC穩(wěn)壓器</b></p><p>　　摘 要：由穩(wěn)壓管提供參照電壓。通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器校準(zhǔn)比較電壓。三端集成穩(wěn)壓器LM317輸出12V穩(wěn)定電壓。比較器檢驗(yàn)輸入電壓，配合三極管控制電磁繼電器。電磁繼電器用來改變電壓輸出端口。</p><p>　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓管；三端集成穩(wěn)壓器；比較器；電磁繼電器</p><p><b>　　目錄<

5、;/b></p><p><b>　　一、四人搶答器</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)目的 ………………………………………………………5</p><p>　　1.1 熟悉數(shù)字集成電路的使用和設(shè)計(jì)方法 ……………………………………………………5</p><p>　　1.2 掌握四人搶答器電路的組裝、調(diào)試與使用方

6、法 …………………………………………5</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ………………………………………………5</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ……………………………………………………………………………………5</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)要求 ……………………………………………………………………………………5</p><p&

7、gt;　　電路原理及設(shè)計(jì) ………………………………………………6</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………………………………………………6</p><p>　　3.2 系統(tǒng)框圖 ……………………………………………………………………………………6</p><p>　　3.3 單元電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………

8、………………6</p><p>　　3.3.1 搶答電路 ……………………………………………………………………………6</p><p>　　3.3.2 計(jì)時(shí)電路 ……………………………………………………………………………7</p><p>　　3.3.3 編譯顯示電路 ………………………………………………………………………8</p><p>

9、　　3.3.4 主持人控制電路 ……………………………………………………………………9</p><p>　　接線與調(diào)試 ……………………………………………………9</p><p>　　二、12VDC穩(wěn)壓器</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 ……………………………………………11</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ………………………

10、…………………………………………………………11</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)要求 …………………………………………………………………………………11</p><p>　　2. 電路原理及設(shè)計(jì) ……………………………………………11</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)方案 …………………………………………………………………………………11</p>&

11、lt;p>　　3. 成品調(diào)試 ……………………………………………………12</p><p><b>　　三、附錄</b></p><p>　　1. 元器件清單 …………………………………………………14</p><p>　　2. 部分元件功能表 ……………………………………………16</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)

12、原理圖及作品 …………………………………………19</p><p>　　4. 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………20</p><p><b>　　一、四人搶答器</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1.1 熟悉數(shù)字集成電路的使用和設(shè)計(jì)方法&l

13、t;/p><p>　　數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、時(shí)鐘電路和電源等。數(shù)字電路中的電子器件時(shí)而導(dǎo)通，時(shí)而截止，構(gòu)成電子開關(guān)。這些電子開關(guān)是組成邏輯門電路的基本器件。邏輯門電路有事數(shù)字電路的基本單元。將這些門電路集成在一片半導(dǎo)體芯片上就構(gòu)成數(shù)字集成電路。</p><p>　　1.2 掌握四人搶答器電路的組裝、調(diào)試與使用方法</p><p>　　通過自己設(shè)計(jì)、分析

14、確定電路的各個(gè)模塊并實(shí)現(xiàn)其功能。最終將所有模塊組成完整的功能電路并實(shí)現(xiàn)功能。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)可供四人使用的搶答器。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)要求</

15、b></p><p>　　1．4名選手或4個(gè)代表隊(duì)的編號(hào)分別是1、2、3、4，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S1、S2、S3、S4。</p><p>　　2．給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答器的開始。</p><p>　　3.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號(hào)

16、立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　4．搶答器具有定時(shí)搶答器的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（如9秒）。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，要求定時(shí)器立即加（減）計(jì)時(shí)，并且綠色指示燈，可以搶答。</p><p>　　5．參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止

17、工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)，紅色指示燈亮，停止搶答，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　6．如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，紅色指示燈亮，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。</p><p>　　3. 電路原理及設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p

18、>　　搶答器具有鎖存、定時(shí)、清零、顯示等功能。接通電源后，主持人通過清零開關(guān)來清零并啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生裝置。此時(shí)搶答開始，選手按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼。同時(shí)通過編譯模塊將選手的編號(hào)顯示在LED屏上。搶答時(shí)間設(shè)定為11秒，在此期間計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，并控制紅色指示燈。</p><p><b>　　3.2 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　3.3 單元電路設(shè)計(jì)<

19、;/p><p>　　3.3.1 搶答電路</p><p><b>　　（1）觸發(fā)器：</b></p><p><b>　　圖一</b></p><p><b>　?。?）封鎖電路</b></p><p><b>　　圖二</b><

20、/p><p>　　（3）選手按鈕</p><p><b>　　圖三</b></p><p><b>　　脈沖信號(hào)輸入</b></p><p><b>　　圖四</b></p><p>　　主持人控制S0開關(guān)（見圖四），當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)SET0（見圖

21、四）端為低電平，即觸發(fā)器（見圖一）置零端也為低電平，搶答器置零。稍后開關(guān)S0斷開，U555A(見圖四左)TR端便得到一個(gè)低電平觸發(fā)，U555A開始工作，將高電平輸入到U555B的R端口。同時(shí)VCC0（見圖二）端輸出高電平至U555B（見圖四右），此時(shí)U555B與U555A同時(shí)工作，U555B的Q端輸出周期為T2=0.7（R1+2R4）C3的脈沖。觸發(fā)器的D端置高電平。搶答開始，綠燈發(fā)光。</p><p>　　選手

22、按下?lián)尨鸢粹o，U555B的Q端輸入到觸發(fā)器的時(shí)鐘端，遇上升沿，觸發(fā)器Q端輸出高電平。實(shí)現(xiàn)搶答功能。</p><p>　　當(dāng)有選手搶答成功時(shí)，封鎖電路（見圖二）輸出低電平至U555B的VCC0端。U555B停止工作，不再有時(shí)鐘脈沖輸入給觸發(fā)器，觸發(fā)器保持目前的輸出結(jié)果并且此后的搶答無效。實(shí)現(xiàn)封鎖功能。</p><p>　　3.3.2 計(jì)時(shí)電路</p><p><

23、b>　　輸入端（見圖四）</b></p><p><b>　　計(jì)時(shí)器</b></p><p><b>　　圖五</b></p><p>　　當(dāng)搶答開始時(shí)，U555A輸出周期為T1=1.1R2*C1,大約為11秒。這時(shí)U555B也輸出周期為0.98秒的脈沖至U160（見圖五）的時(shí)鐘輸入端，U160開始計(jì)數(shù)。

24、在這里U160使用的是反饋清零法。當(dāng)計(jì)數(shù)為11，即Q3、Q1、Q0（圖五）都為高電平時(shí)清零。U160的工作時(shí)間為11*0.98秒=10.78秒。與U555A恰好契合不沖突。在11秒過后而無人搶答時(shí)。U160剛好置零，此時(shí)紅燈亮起。若11秒內(nèi)有選手搶答,則VCC0(圖二、五)被置為低電平，（圖五）端有效，U160輸出為置位端的低電平。紅燈亮起。</p><p>　　以上是計(jì)時(shí)與紅燈控制功能的實(shí)現(xiàn)。</p>

25、;<p>　　3.3.3 編譯顯示電路</p><p><b>　　圖六</b></p><p>　　編碼器（見圖六U148）</p><p>　　譯碼器（見圖六U48）</p><p>　　七段數(shù)碼管顯示器（見圖六DS1）</p><p>　　由U148將觸發(fā)器的輸出信號(hào)進(jìn)行編碼，

26、之后輸出到U48中進(jìn)行譯碼，最終由DS1將選手號(hào)碼輸出。</p><p>　　3.3.4 主持人控制電路</p><p><b>　　主持人清零控制</b></p><p><b>　　圖七</b></p><p>　　當(dāng)主持人開關(guān)S0（見圖四）按下，則O11、O12、O21、O22（見圖一、七）輸

27、出都為低電平，則TO7（見圖七、六U148）端也為低電平。U148輸入端為低電平有效，此時(shí)編碼器置零。</p><p>　　當(dāng)有人搶答時(shí)TO7端輸出為高電平，U148的I7端無效。編碼器正常工作。</p><p><b>　　接線與調(diào)試</b></p><p>　　接線工作是四人搶答器制作中較為繁瑣的一項(xiàng)。這項(xiàng)工作不僅要求所接電路能夠?qū)?，而?/p>

28、接線還要整潔有序以方便后續(xù)的調(diào)試與維護(hù)工作。接線布局不僅與原理圖有關(guān)，也深受接線人員的經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣影響。所以同一張?jiān)韴D，不同人的接線是五花八門的。但是，無論如何，一張清晰準(zhǔn)確的原理圖是必不可少的。</p><p>　　面包板的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)通孔多，連線靈活，但是手工裁線十分耗時(shí)而且容易連線出錯(cuò)。所以在連線前就需要根據(jù)原理圖規(guī)劃好元器件布局，充分利用面包板的優(yōu)點(diǎn)，盡量精簡(jiǎn)連線。即使之后的調(diào)試工作不成功，也十分方便檢錯(cuò)與維

29、護(hù)。</p><p>　　我們的搶答器在剛接好后也是不能正常工作。對(duì)照原理圖仔細(xì)檢查才發(fā)現(xiàn)是譯碼器（見圖六）的A3端沒有置零。這一點(diǎn)歸咎于我們想當(dāng)然地認(rèn)為懸空的引腳即為低電平而沒有再接地。只此一線便導(dǎo)致?lián)尨鸾Y(jié)果無法顯示。改良后，又發(fā)現(xiàn)多諧振蕩器不能輸出連續(xù)方波，經(jīng)過再次檢查，發(fā)現(xiàn)原因是設(shè)計(jì)電路時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤，用了錯(cuò)誤的電容器。</p><p>　　通過一系列的調(diào)試，最終搶答器實(shí)現(xiàn)了定時(shí)與搶答功

30、能。但是由于多諧振蕩器依然難以正常工作，計(jì)時(shí)與紅燈控制依然不理想。</p><p>　　二、12VDC穩(wěn)壓電路</p><p>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 </p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)小功率降壓（12VDC）穩(wěn)壓器。</p><p><b&

31、gt;　　1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　當(dāng)輸入電壓小于12VDC時(shí)，輸入電壓與輸出電壓相同，即直通，當(dāng)輸入電壓大于12V時(shí)，輸出電壓應(yīng)不大于12VDC，輸入電壓范圍是（6-20VDC），適用于負(fù)載變化且需要穩(wěn)壓的場(chǎng)合，考慮如何擴(kuò)流以滿足大電流且電壓波動(dòng)較大的場(chǎng)合。</p><p>　　2. 電路原理及設(shè)計(jì)</p><p><b>

32、;　　2.1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　電路圖</b></p><p><b>　　電路原理 </b></p><p>　　上圖電路可分為兩大部分：一、電壓比較部分；二、穩(wěn)壓輸出部分。測(cè)試開始時(shí)，首先調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R8使EOUT端輸出為12V。第二步，調(diào)節(jié)3端口的比較電壓。參照電壓輸入2端口

33、接穩(wěn)壓二極管，所給穩(wěn)壓二極管規(guī)格為5.1V，但實(shí)測(cè)為4.62V。所以調(diào)節(jié)輸入電壓為12V，即EVCC為12V。這時(shí)再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R6使比較器的三端口電壓等于2端口。這樣，當(dāng)輸入電壓大于12V時(shí)，比較器輸出高電平，三極管Q1導(dǎo)通，電磁繼電器工作使開關(guān)接左側(cè)節(jié)點(diǎn)。此時(shí)電壓輸出為EOUT=12V。當(dāng)輸入電壓小于12V時(shí)，比較器輸出低電平，三極管Q1截止，電磁繼電器停止工作，開關(guān)接右側(cè)節(jié)點(diǎn)。此時(shí)電壓輸出為EVCC。</p>&l

34、t;p><b>　　3.成品調(diào)試</b></p><p><b>　　PCB版圖</b></p><p>　　對(duì)照原理圖，與PCB版圖焊接好元器件。再按照電路原理進(jìn)行調(diào)試。在這里要注意的是一定要注意元器件的規(guī)格與擺放方式。另外，一些元器件的實(shí)際功能指標(biāo)與規(guī)格不符（如穩(wěn)壓二極管），需要自己測(cè)量以減少誤差。</p><p&g

35、t;<b>　　附錄</b></p><p><b>　　1.元器件清單</b></p><p><b>　　1.1 12VDC</b></p><p><b>　　1.2 四人搶答器</b></p><p><b>　　二．部分元件功能表<

36、;/b></p><p><b>　?。?）7474</b></p><p><b>　?。?）74160</b></p><p><b>　　（3）74148</b></p><p><b>　　（4）7448</b></p><

37、;p><b>　　七段顯示數(shù)碼管</b></p><p><b>　　三端穩(wěn)壓器</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)原理圖及作品</b></p><p>　　四人搶答器原理圖及作品</p><p>　?。?）12VDC及作品</p><p>