八路搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告班級：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：題目：八路搶答器3設(shè)計(jì)人：3摘要3正文31.設(shè)計(jì)任務(wù)：32.設(shè)計(jì)方案：33.各功能模塊設(shè)計(jì)43.1整流穩(wěn)壓電路模塊43.2倒計(jì)時(shí)模塊電路53.3搶答器部分電路的設(shè)計(jì)84.結(jié)果分析及設(shè)計(jì)工作總結(jié)114.1 布板并制板，完成焊裝后進(jìn)行調(diào)試。115.參考文獻(xiàn)126.附件126.1元器件清單126.2.電路原理圖13題目：八路搶答器設(shè)計(jì)人：摘要 關(guān)鍵字:八路搶答器，7805穩(wěn)壓集成塊，譯碼器cd4511，bcd計(jì)數(shù)器74ls192，ne555輸出1秒脈沖電路 正文1.設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、設(shè)計(jì)一個(gè)用兩位數(shù)碼管顯示的具有兩位數(shù)倒計(jì)時(shí)模塊的八路搶答器。 2、應(yīng)用74192

2、的置數(shù)功能，設(shè)計(jì)一個(gè)可以預(yù)置從0到99的之間任意一個(gè)數(shù)開始倒計(jì)時(shí)的模塊 3、工作電源為交流220v，包含電源模塊； 4、先用用兩位數(shù)碼管先顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間（倒計(jì)時(shí)選手有輸入則報(bào)警），倒計(jì)時(shí)到0時(shí)啟動(dòng)搶答模塊倒計(jì)時(shí)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(bào)警）的號(hào)數(shù)并鎖存，鎖存后有選手輸入報(bào)警。2.設(shè)計(jì)方案：系統(tǒng)總框圖如下 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(jì)時(shí)電路先工作，通過或非門和一個(gè)非門(緩沖，反相作用）連接74ls192的輸出，只有當(dāng)輸出為0000 0000（兩片74ls192的輸出）連接到

3、倒計(jì)時(shí)模塊的cd4511的消隱端（4腳）會(huì)變成低電平，而直接接或非門的端口此時(shí)為高電平，這個(gè)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(shí)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(jì)時(shí)到0時(shí)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(gè)反饋回路接到該模塊cd4511的鎖存端（5腳）來實(shí)現(xiàn)。報(bào)警部分則可用三極管擴(kuò)流驅(qū)動(dòng)一個(gè)有源蜂鳴器用二極管接搶答部分cd4511數(shù)據(jù)輸入端，實(shí)現(xiàn)未倒計(jì)時(shí)搶答則報(bào)警，搶到也報(bào)警，沒搶到再按報(bào)警的作用。3.各功能模塊設(shè)計(jì)3.1整流穩(wěn)壓電路模塊該模塊電路原理圖如圖

4、（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(gè)1n4007組成的整流橋整流后，由電容c1濾波，圖中l(wèi)ed1為紅色發(fā)光二極管，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(fù)載特性。 圖中電容c1的取值由下估算而得整流濾波后的電壓+v約為12v，經(jīng)過估計(jì)，后部分電路總電流最大時(shí)不超過，由此估計(jì)電路等效負(fù)載r=12/0.2=60歐，由公式rc=（35）t/2，帶入計(jì)算得c1約為830uf，故其電容值可取1000uf，另外由于性價(jià)比的考慮，四個(gè)整流二極

5、管都取1n4007。圖（1）整流穩(wěn)壓模塊電路原理圖3.2倒計(jì)時(shí)模塊電路3.2.1.秒脈沖電路設(shè)計(jì) 如圖（2），為555組成的多諧震蕩電路，其可輸出一秒脈沖。電路參數(shù)計(jì)算由公式t=（r31+2r32）cln2=1s來計(jì)算。取r31=r32，c=10uf。則可算得r31=r32=48k。圖（2）555產(chǎn)生秒脈沖電路 3.2.2倒計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì) 通過查資料，知道市場上有bcd十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，74ls192就是其中的一種，其價(jià)格低廉，具有正/倒計(jì)時(shí)功能，用兩片74ls192構(gòu)成的倒計(jì)時(shí)電路如下所示，其輸出可通過七段譯碼器cd4511來譯碼顯示。電路如圖（3所示。）圖（3）各芯片功能作用（1）74ls192

6、74ls192是bcd十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其具有置數(shù)，正/倒計(jì)時(shí)功能。其真值表如下:mrplcucdmode工作模式ab126計(jì)算公式大全hxxxreset (asyn.)清除llxxpreset (asyn.)預(yù)置lhhhno change保持lhhcount up加計(jì)數(shù)lhhcount down 減計(jì)數(shù) 圖（3）中74ls192的置數(shù)控制端pl用一個(gè)雙向開關(guān)（不帶自鎖）與電源和地連接，當(dāng)開關(guān)沒按下時(shí)，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(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電平，高位的計(jì)數(shù)時(shí)鐘由此接入從而實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)計(jì)數(shù)。圖中74ls04，74ls02用于控制搶答模塊與倒計(jì)時(shí)模

7、塊分時(shí)工作的橋梁。只有當(dāng)輸出為0000 0000（兩片74ls192的輸出）連接到倒計(jì)時(shí)模塊的cd4511的消隱端（4腳）會(huì)變成低電平，而直接接或非門的端口此時(shí)為高電平，這個(gè)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。（2）7段碼bcd譯碼器cd4511. 圖（3）倒計(jì)時(shí)模塊電路cd4511是bcd鎖存/7段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，常用的顯示譯碼器件，其輸出可以直接驅(qū)動(dòng)共陰數(shù)碼管。（3）d20-d23四個(gè)二極管與rw1，r60構(gòu)成與門將四個(gè)二輸入或非門相與輸出控制信號(hào)。（4）r1r14為300歐姆的限流電阻。（5）置數(shù)功能實(shí)現(xiàn)搶答器的置數(shù)功能可以通過排針和杜邦線連接電源正

8、或電源地來實(shí)現(xiàn)。3.3搶答器部分電路的設(shè)計(jì)如圖（4）為搶答部分電路圖工作過程和原理如下：1.當(dāng)cd4511四腳為低電平時(shí)，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;2.按下任何一個(gè)搶答開關(guān)。如按下開關(guān)“sb2”，則b端就轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，對?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)的十進(jìn)制數(shù)字“2”，表示2號(hào)搶答成功。 3.用二極管d13、d14和t1構(gòu)成鎖存觸發(fā)通道，只要是18中任一數(shù)字出現(xiàn)都會(huì)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。（1）選手按鍵輸入編碼 如圖（4）下面部分是以按鍵

9、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之間的干擾，不接入會(huì)編碼錯(cuò)誤。4511的a，b，c，d接10k限流電阻到地，在按鍵未按下時(shí)，其輸入即為低電平，按下后為高電平。（2）4511譯碼與鎖存先看cd4511引腳功能： bi：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)bi=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會(huì)處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 le：鎖定控制端，當(dāng)le=0時(shí)，允許譯碼輸出。 le=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在le=0時(shí)的數(shù)值。lt：3腳是測試信號(hào)的輸入端，當(dāng)bi=1，lt=0 時(shí)，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

10、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。由上述4511的功能需要鎖存想要的選手號(hào)的話就要引入反饋而因?yàn)?511在上電復(fù)位后顯示0因此顯示鎖存的要求如下顯示鎖存要求： 顯示0時(shí)，le為低電平，不鎖存 顯示18時(shí)，le為高電平，鎖存 通過abcdefg輸出反饋分析表（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(dāng)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）abcdefg0111111010110000211011

11、013111100140110011510110116001111171110000811111191110011 表（1）4511輸出真值表 012345678b111110011d101101101g001111101反饋輸出011111111表（2）反饋電路輸入輸出真值表 因此電路反饋回路連接方法如圖（4）所示。圖（4）搶答部分電路原理圖（3）報(bào)警電路由于報(bào)警電路要達(dá)到如下功能：一倒計(jì)時(shí)未完成如果選手按下按鍵則報(bào)警二倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)選手按下按鍵則蜂鳴器響表示成功搶答三搶答完畢后若再按按鍵，報(bào)警滿足上面三者關(guān)系的邏輯正好是如果任意一個(gè)按鍵有按下則蜂鳴器響。因此設(shè)計(jì)一個(gè)訊響電路即可。電路原理圖如

12、圖（5）所示。 圖（5）警示訊響模塊4.結(jié)果分析及設(shè)計(jì)工作總結(jié)4.1 布板并制板，完成焊裝后進(jìn)行調(diào)試。4.1.1上電檢查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。4.1.2.故障排除上電后按復(fù)位鍵（即雙向開關(guān)）開始倒計(jì)時(shí)，在倒計(jì)時(shí)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拆下，為插槽上對應(yīng)芯片的a-f腳人工送5v電壓，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管各段單獨(dú)顯示，發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)段電壓輸入時(shí)卻有三個(gè)段同時(shí)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。4.2作品使用及現(xiàn)象4.2.1.上電倒計(jì)時(shí)初始值設(shè)置 用八根杜邦線分別連接電路板上用

13、插針引出的74ls192的置數(shù)端從高位到低位接入0或1（即接電源或地），接入的兩個(gè)四位二進(jìn)制要在0000至1001這十個(gè)數(shù)中，接如后再上電。 4.2.2.倒計(jì)時(shí)復(fù)位和搶答 按復(fù)位按鈕后倒計(jì)時(shí)開始，假設(shè)倒計(jì)時(shí)為五秒則五秒后當(dāng)數(shù)碼管顯示0時(shí)，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(shí)，蜂鳴器就會(huì)響。 4.2.3工作總結(jié)pcb布板：排版時(shí)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(jìn)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(shí)，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?yàn)樯崞嗖鄣囊幻嫔崦娣e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。調(diào)試： 在調(diào)試時(shí)數(shù)碼管出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象，檢查電路圖，確定電路圖沒錯(cuò)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。 做第一塊板時(shí)電路倒計(jì)時(shí)到30或到20或到10時(shí)倒計(jì)時(shí)就結(jié)束，檢查電路原理圖，初步確定故障原因是電路設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)二極管的與門搭好，電路可以正常輸出正確邏輯電平。5.參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）清華大學(xué)電子學(xué)教研組