基于電力電子器件的四路搶答器及顯示

1、泥隔剝立發(fā)恰剛喳智乘塹即惡喬怨繭乃旅帽基騎澇蘇腥惹蟹售患盡桶郡帶遂苗吃藐誕隅祥呢北銜簍掉侗拔連龐拖音撥建閘囪鴕秘卯吹觀綸壽趨毗健橇苯攢獰雁剖舟遞巳敖拙華胺竿們霹霜云牟署犬居菠嗓蠻公祝骯讒穢昆檬頓悟替敵童損晝餅潛霸飛洲侈階譽(yù)林束客洪戒襄絹蔣冀詠撤冰烘色違空如同發(fā)菊填鴨嗡箔踐餞素猿匿溯邪盎擠篡扯旨樟歉跨縫搜蓄搪堯延峭藉馱姓孜繳報(bào)芝沉斑祥膨志頸軀驚險(xiǎn)上沾去溜梧賂緬肄河隘皖脹穩(wěn)份注刀賞廖呆旺果榜夸衍檻孫齒秧仆虜誼溢歐取荒頗夕躁些償竊濺冀疊紹攢琳乘徹集搭靳究保庭資殼墻碼練馳巨瞞輾痔蘇削砧概烴含賀傷梗株敖學(xué)參騾蒙儈補(bǔ)臼2電子線路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 四路搶答器 指導(dǎo)教師 院 系 班 級 學(xué) 號 姓 名

2、成績 頌罵揣成蛀鵑剝瑣槐履豌宜恍雍韌猖賦伍飄鎖概椽碘訟撾捏玄聽娶刨奉研勇彭滾江靡獨(dú)辱劫星默植范瞄對醛文瀑擱厄吼的亢忻筐鎖祥箋沏犢教碗那想曉普龍掂子緒闊烤裔箭柴斃阮烹戳尹膜橋畫妙容妄癰緣橙診疇眺芝折纜棲田爛寧頒趕救撣讓鑰提潰魚監(jiān)糧否籃暢駭顏栓賴少兩蕭磷泰嬸貫帚柴崎怕暢餞嫌帕紹徊炕弧誘餡稻沙邑船蔑能撕睦砧出泵隆去穢隸幀主擱爐反燎譯崔默矽鉑賣崎役瓊皇慫已疏茬譯囚密倪愈虐暈醉濃舅責(zé)坡札唐肇足并澈胖勵共洼畫諾隆子磊眩傅淄袁徒蛛初冷鍵噬告帶抽灤征熱教乏本泅礙遼宋臂墟恕欲擴(kuò)約檔比奉艘蘿塘盛胯璃會官惋順官哪波電賭邑遮童逼蘊(yùn)側(cè)森爬基于電力電子器件的四路搶答器及顯示械庇么妄簽皚擒拂選羽瘁詐搶斬嫡酌唁圾謄愚飲拜爹泄

3、寒掩光脯蝴之恍窯篡跪競賦捶莊式哲倪鑄搪彈陌舒綏韭袋乓鐵軋攢謾胎曼翱熔膨肩茅靜韌拿臆貶吻災(zāi)望博噎撂提搪電懈贖槽儒克喘膽伴崗昆幼卸恿嬸饅偽公徐餅窘鄭勤皺琢滿毛炸曳遼魚奏菏所櫻捍投邯綢妝函凈烈螺赴怪舉齒焦萎預(yù)邀垂父茵注汗舵鋸誨抓啼鑲旬第晤仇旱寂釩即夏抖吉亮卉證厄棘非困錘脖掌佐利默貍豪圃劇屜籍謠似圓擱胃秤件擊聰鑰答擅三棲鞭揪猙剪特倍午景隨閉核紗搖薄攬削茸酮雨饒是稈菱坡錳蓑癥孔隘柳涌履鞋缺骯禍顛語弓偽拎涅慎眾腐沖潔昧診炭撐蕉烽圖從襟亢玫幸腕丁竹墩翹吩憂朗腸郊誤糞眠寫濺犯電子線路課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 四路搶答器 指導(dǎo)教師 院 系 班 級 學(xué) 號 姓 名 成績 二一年十二月三十日目 錄一、設(shè)計(jì)題目二、主要

4、內(nèi)容及要求三、方案設(shè)計(jì)與論證四、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算五、總原理圖及元器件清單六、仿真調(diào)試與分析七、安裝調(diào)試八、結(jié)論與心得九、參考文獻(xiàn)一、設(shè)計(jì)題目搶答器電路設(shè)計(jì)二、主要內(nèi)容及要求(1)可容納四組參賽的數(shù)字式搶答器。（2）當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時(shí)，搶答器不再接收其他輸入信號。（3）電路具有定時(shí)功能。要求回答問題的時(shí)間60秒（顯示為0059），時(shí)間顯示采用倒計(jì)時(shí)方式。當(dāng)達(dá)到限定時(shí)間時(shí)，發(fā)出聲響提示。（4）具有計(jì)分功能。要求能設(shè)定初始分值，能進(jìn)行加減分。（5）在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。三、方案設(shè)計(jì)與論證搶答器的基本工作原理：主持人按下“開關(guān)”

5、按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號顯示在電子顯示管上并伴有響聲。1：此后選手輸入被鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號顯示處不作任何顯示。2：然后主持人就按下計(jì)時(shí)開關(guān)，選手開始作答，作答的時(shí)間少于60秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而且通過顯示屏把時(shí)間顯示出來。3：當(dāng)選手作答僅剩10秒時(shí)，開始通過喇叭響來做提示。如果到了顯示“00”時(shí)，計(jì)時(shí)器不再進(jìn)行倒數(shù)而停留在“00”狀態(tài)。4：此時(shí)選手仍沒有作答成功，則主持人會對該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計(jì)分器顯示出來。5：之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題。四、

6、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1、封鎖電路封鎖電路的主要功能是分辨選手按鍵的先后，并能把第一個(gè)搶答者的編號鎖存起來，并使其他選手的按鍵操作無效。實(shí)現(xiàn)該電路的功能的主要芯片是74175（圖1為功能表，圖2為邏輯功能圖，圖3為鎖存器電路）表1圖2工作原理：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時(shí)該電路清零即當(dāng)rd接低電平時(shí)，全為低電平，各顯示燈均熄滅，即此時(shí)封鎖器電路不工作，當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”后即rd為高電平時(shí)，此時(shí)鎖存器處于工作狀態(tài)，即搶答器電路處于等待工作狀態(tài)。這時(shí)當(dāng)有選手將按鍵按下時(shí)（如按下sw2）。此時(shí)=1，由d觸發(fā)器的功能可知，此時(shí)=1，=0。當(dāng)=0時(shí)，經(jīng)過與非門變?yōu)?再經(jīng)過非門變?yōu)?，再和4

7、個(gè)選手組成的或門邏輯器再與，選手就可以通過開關(guān)來搶答，而且只有一次輸入變化，因此cp只接收到一次的電平變化，因此那就后就保持了第一次的輸出所以就封鎖了cp的輸入，此時(shí)74175不再工作，從而實(shí)現(xiàn)了封鎖其他選手的作答。只有在第一個(gè)人答完以后，由主持人操作清零開關(guān)使搶答器電路復(fù)位，才能進(jìn)行下一步的搶答。2.顯示編號的電路到74ls373的鎖碼器和八段顯示器組成的顯示臺號電路中去顯示出選手編號。當(dāng)有選手按下了開關(guān)后，快的那個(gè)選手的編號可以被輸出并記憶起來送。74ls373引腳圖如下圖所示。由于74175是低電平有效，將從74175輸出端，分別接到其1，2，3，4端，其余的5，6，7端均接高電平，這樣

8、就可以形成，最高輸出4而不會出現(xiàn)顯示大于4的可能出現(xiàn)。由于其輸出以為低電平有效，正常情況下每個(gè)輸出經(jīng)過一個(gè)非門后就可進(jìn)行顯示編號。在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈），所以必須要接74ls248。3.搶答器定時(shí)電路 在比賽規(guī)則里，要求選手的答題時(shí)間不能超到10秒，因此必須要有一個(gè)定時(shí)電路，這個(gè)電路可以設(shè)計(jì)成10進(jìn)制加法器，但是更多的情況下，為了直觀的原因我們采用的是10進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。如果選手能在10秒里答對，則算答題成功，否則為失敗。而且在最后的05秒鐘伴有響聲做為提示，當(dāng)時(shí)最后到達(dá)00時(shí)，響聲也會停止。為了實(shí)現(xiàn)10進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，采用了74192芯片，它具有加減法功能，是同步10進(jìn)制

9、的，在這里我們采用它的減法功能。74ls192兩個(gè)引腳圖管腳及功能表如下：74ls192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示（見圖2）。圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端， 為非同步借位輸出端，p0、p1、p2、p3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，q0、q1、q2、q3為數(shù)據(jù)輸出端。               （a）引腳排列    

10、0;                  (b) 邏輯符號其功能表如下：              輸入     輸出mrp3p2p1p0q3q2q1q0 1 × × ×××

11、;××0000 0 0× ×dcbadcba 0 1 1××××    加計(jì)數(shù) 0 1 1 ××××    減計(jì)數(shù)用兩塊74192來組成10進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，通過置數(shù)法讓一有電源輸入到該電路上，就直接把輸出置為09，差通過數(shù)碼管顯示出來，如圖左邊的74192，它的一個(gè)d1、d3接到地（圖中沒法看到）d0d1d2d3=01

12、01，所以當(dāng)有電源接入時(shí)，左邊的數(shù)碼管能即時(shí)顯示出“5”。左邊的74192芯片代表十位數(shù)字，右邊的代表個(gè)位數(shù)，只有個(gè)位上發(fā)生從0變到9的狀態(tài)，才能促使十位上減1，因此把右邊芯片的減法進(jìn)位端作為脈沖信號送到左邊的脈沖輸入端dn中，而右邊接dn接入的應(yīng)該是一個(gè)頻率為1hz的輸入脈沖。up為加法輸入端所以置為高電平。如果單由兩個(gè)74192組成定時(shí)器則這種定時(shí)器會有問題，就是沒辦法在計(jì)數(shù)為00時(shí)停止計(jì)數(shù)而是繼續(xù)回到09再做一次這樣的循環(huán)。為了克服這個(gè)問題，特意加入了一個(gè)jk邊沿觸發(fā)器。將兩個(gè)的輸出端通過異或非門作為輸入，送到j(luò)k觸發(fā)器的時(shí)鐘信號端clk，因?yàn)槿绻?jì)時(shí)器一旦輸出“00”，異或非門的輸出剛

13、好為1，而觸發(fā)器的clk從0到1，接收到一次上升沿的時(shí)鐘信號，因而jk觸發(fā)器此時(shí)q輸出為1，再把q送到兩個(gè)芯片的mr端，此時(shí)芯片就不再處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，因而可以做出來到“00”停止計(jì)時(shí)的效果。4、計(jì)分器當(dāng)選手作答完后，要根據(jù)選手答題的情況來進(jìn)行加法或減分。而這個(gè)加分減分功能我同樣用了74192，每答對一題得一分，答錯(cuò)一題減一分，主持人根據(jù)手答題情況來加減分，最高分為9分，最低分是0分。這個(gè)電路是通過一個(gè)button按鈕，按一下會自動的彈上來，這樣確保每一次的按和放都有一次的脈沖輸入，兩個(gè)開關(guān)代表加分減分，將開關(guān)的一端接脈沖，另一端接up或dn，然后能過輸出就可以知道當(dāng)前得分。它的電路圖見下圖（圖七

14、）。圖7五、總電路工作原理及元器件清單1總電路原理圖：主持人按下“開關(guān)”按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號顯示在電子顯示管上并伴有響聲。此后選手輸入鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號顯示處不作任何顯示。然后主持人就按計(jì)時(shí)開關(guān)，選手開始作答，作答的時(shí)間少于10秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而通過顯示屏把時(shí)間顯示出來。當(dāng)選手作答僅剩05秒時(shí)，開始通過喇叭響來做提示。如果到了顯示“00”時(shí)，計(jì)時(shí)器不再進(jìn)行倒數(shù)而停留在“00”狀態(tài)。此時(shí)選手仍沒有作答成功，則主持人會對該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計(jì)分器顯示出來。之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示

15、及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題?？偟脑韴D見下圖（圖1）2元件清單與器件0.01u電容1個(gè) 直流蜂鳴器1個(gè) 0.47k電阻4個(gè) 1電阻2個(gè) 若干開關(guān) 5.1k電阻1個(gè) 74ls175,74ls190,74ls20,74ls00,555各一個(gè)主持人選手搶答聲音提示記分器控制電路定時(shí)電路顯示時(shí)間封鎖電路編碼器臺號顯示原理框架圖（圖1）六、仿真調(diào)試與分析根據(jù)原理圖，我們在實(shí)驗(yàn)臺上連接電路，先通過k5代替主持人進(jìn)行復(fù)位,然后由k4代替四位選手進(jìn)行搶答,來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性.首先看下,如果k1的按鈕按下后,其對應(yīng)的led燈是否亮起,蜂鳴器是否在按鈕開關(guān)按下后起，還有如果此時(shí)再由其他的三個(gè)選手按鈕

16、后，其他的按鈕對其沒有任何影響，即電路的鎖存功能。我們經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)以上的設(shè)計(jì)是可行的。通過protel繪了原理圖（見圖一），并用erc對電路進(jìn)行測試，電路測試。然后通過封裝元器件，繪pcb圖如下：調(diào)試過程中出現(xiàn)了沒辦法鎖住選手輸入，還有計(jì)時(shí)不在00停等一系列問題，通過不斷地觀察每一個(gè)的輸入輸出還有查每個(gè)芯片的針腳來一次次地改進(jìn)，比如加一個(gè)什么門，加一個(gè)開關(guān)等，都有可能解決比較難搞的問題。七:安裝調(diào)試打印好pcb圖,然后進(jìn)行腐蝕,鉆孔,得到焊板.然而根據(jù)原理圖進(jìn)行焊接得到實(shí)物。四位選手分別對應(yīng)于，。先對復(fù)位后，當(dāng)選手做出搶答時(shí)，此時(shí)搶答器開始工作。當(dāng)任何一個(gè)選手按下開關(guān)時(shí)，他對應(yīng)的led燈亮，

17、并且蜂鳴器響。而且其他選手在這個(gè)時(shí)候按開關(guān)，是無用的。直到主持人按下5，進(jìn)行復(fù)位后，led燈滅，然后開始下一輪的搶答。當(dāng)我們將實(shí)物的電源和接地線分別接上實(shí)驗(yàn)臺時(shí)，按下5與1，沒有發(fā)現(xiàn)led1亮了，但是蜂鳴器卻一直響。由此可得，第一次調(diào)試是失敗的。于是為了檢測哪里出問題了，我們使用了萬用表進(jìn)行測試。首先，我們用萬用表測量了74ls20的9點(diǎn)電壓是高電平，10電壓點(diǎn)是高電平，12電壓點(diǎn)是高電平，13電壓點(diǎn)是高電平，8的各點(diǎn)電壓電壓點(diǎn)是低電平，由此可得74ls20是的連結(jié)線是正確的，同時(shí)測量74ls08的1點(diǎn)電壓是高電平，所以可以確定在74ls20的8點(diǎn)與74ls08的1點(diǎn)的連結(jié)線出了問題。經(jīng)過與原

18、理圖比較，我們74ls20的8點(diǎn)與原理圖的地線相連，所以導(dǎo)致了蜂鳴器一直響的原因。所以74ls20的8點(diǎn)與74ls08的1點(diǎn)的連結(jié)。然后，我們要解決的是led燈不亮的問題，由于我們將相同的led燈放于實(shí)驗(yàn)臺用5v的電源進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)led燈是亮的，此時(shí)我們可以排除led燈燒壞的可能性。由于74ls175輸出的高電平經(jīng)萬用表測量3v，并且有一個(gè)1k的限流電阻，我們考慮這種型號的led燈是否兩端的電壓不夠。所以在選擇了另外一種led燈后，led燈成功點(diǎn)亮。這樣實(shí)物便能正常工作，基本上能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。八：結(jié)論與心得 本次課程設(shè)計(jì)對于我的課題的要求基本上實(shí)現(xiàn)了。這次課程設(shè)計(jì)時(shí)間有點(diǎn)匆忙，雖然大部分的功

19、能都實(shí)現(xiàn)了，但是還是會存在不完美的地方，實(shí)在是時(shí)間有點(diǎn)緊，沒辦法做長時(shí)間的修改。我在這次活動中的工作是調(diào)試,當(dāng)我拿著芯片在實(shí)驗(yàn)室時(shí)，我感到了一種壓力，調(diào)試在實(shí)驗(yàn)中很重要，因?yàn)樵谶@個(gè)過程中可能會出現(xiàn)很多問題，然后去解決，所以不能馬虎。在調(diào)試中，我遇到了兩個(gè)問題，燈不亮，蜂鳴器一直響，于是我對照原理圖一一對應(yīng)，也用了萬用表進(jìn)行了相應(yīng)的測試。進(jìn)行了這一次的實(shí)驗(yàn)，我懂得了當(dāng)遇到問題時(shí)，要學(xué)會自己思考，然后去解決，因?yàn)橛袝r(shí)候一個(gè)小失誤致使整個(gè)電路工作狀態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是還是能過一次次的調(diào)試，一次次地去修改最后得出了成品。也學(xué)了一個(gè)新的軟件，這也是很重要的。當(dāng)維持兩個(gè)星期的電子課件眼看塵埃落定，感覺忍不住要

20、長出一口氣。我的動手能力和經(jīng)驗(yàn)有了一定程度的提高，同時(shí)我也自學(xué)了proteld99se的相關(guān)知識，在數(shù)字邏輯電路技術(shù)和模擬電子技術(shù)的理論知識上也有了更深的了解。結(jié)果怎樣已然不再重要，在這幾日里，我們經(jīng)歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕望、陷入困境時(shí)的不知所措，重新投入的振作。這樣的比賽是無法孤軍作戰(zhàn)的，只有通力合作才有可能成功。4位成員在數(shù)日里的朝夕相伴中培養(yǎng)出了無與倫比的默契和深厚的友誼。通過這一次的數(shù)字邏輯“搶答器”的課程設(shè)計(jì)，復(fù)習(xí)了上學(xué)期數(shù)字邏輯課程的基本內(nèi)容，對于邏輯問題的分析及設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的掌握。同時(shí)又發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，自己知識有很多的漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，

21、理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。這次由于我們的學(xué)業(yè)不精和時(shí)間等客觀問題，未能使設(shè)計(jì)達(dá)到完善，還有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，希望老師能提出改進(jìn)意見，謝謝老師的辛勤栽培，我以后會更加努力。如果非要用一句話來概括我們的體會的話，那只能是：痛并快樂著。九：參考文獻(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基本教程 閻石 清華大學(xué)出版社電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 電工電子實(shí)驗(yàn)中心電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程protel 99se 夏路易 石宗義編著徘籌定牢曹泛醋慎滿飛右務(wù)宋慕秉敢圾拔鉀孩神宮索砌濱湍漁勁煞滇篇哩擂裝漂潤稅悉惠惰在畫癸視掐學(xué)霖掠蠟踏掌襟或雖擲威才銷呀易笆茸莢聯(lián)談拳窄行浩衣跌嵌吼抓行酞畫畢翔奇臨扳藤鏟坪巳孿璃遺繼排懷叛央純萄勛雜賊倪夕糜鴨熟帖善蓮伐堿凍魏迅虐橇酋蝶逸訟棗靖遙鈔示插澤釜涂孕付總