數(shù)字八路搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告課件

1、梧 州 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)論文（2013-2014學(xué)年下學(xué)期）課程名稱 數(shù)字電路 論文題目 八路數(shù)字智力搶答器 系 別 信息與電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 12電本2班 學(xué) 號(hào) 2012001902238 學(xué)生姓名 王濤 指導(dǎo)教師 鄭瑤 完成時(shí)間 2014 年 6 月題號(hào)一、實(shí)物二、課程設(shè)計(jì)論文總分滿分5030 20 206020100評(píng)分依據(jù)電路設(shè)計(jì)電路的調(diào)試及工作情況回答問(wèn)題論文規(guī)范性設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)述及原理圖測(cè)試結(jié)果及分析得分總分=實(shí)物*50%+課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)*50%。摘 要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)以八路智力競(jìng)賽搶答器為基本概念，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)

2、, 用數(shù)字、模擬電子器件設(shè)計(jì)具有擴(kuò)充功能的搶答器。該設(shè)計(jì)數(shù)字搶答器就是利用數(shù)字電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。主要為了實(shí)現(xiàn)搶答、定時(shí)、顯示、報(bào)警功能。其電路由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開(kāi)關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路。通過(guò)定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路 。當(dāng)有選手按下按鈕時(shí)，優(yōu)先鎖存，其他選手在按時(shí)無(wú)響應(yīng)，直到主持人按下清零按鈕之后，才能開(kāi)始下一輪的搶答。比較實(shí)用。該數(shù)字搶答器可以廣泛應(yīng)用于各種競(jìng)賽，確保競(jìng)賽的準(zhǔn)確，公平。該數(shù)字搶答器雖然可以用單片機(jī)程序來(lái)完成，但繁瑣和代價(jià)高。

3、而用集成電路設(shè)計(jì)制作搶答器：方便，價(jià)格便宜，還易于擴(kuò)展。關(guān)鍵字：編碼，譯碼，555定時(shí)器，搶答器目錄第一章 引言1 1.1 設(shè)計(jì)要求1 1.2 系統(tǒng)概述1第二章 設(shè)計(jì)方案分析與論證2第三章 單元電路設(shè)計(jì)3第四章 智能搶答器實(shí)物制作4第五章 測(cè)試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)體會(huì)5參考文獻(xiàn)附錄 元器件清單第一章 引言1.1 設(shè)計(jì)要求1設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，8個(gè)搶答按鈕分別用編號(hào)S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7來(lái)表示。2設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)S，由節(jié)目主持人控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始。3搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，

4、并在LED數(shù)碼管上顯示相應(yīng)編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。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。4搶答器具有定時(shí)搶答的功能，一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（設(shè)為15s）。當(dāng)節(jié)目支持人按下“開(kāi)始”按鈕后，定時(shí)器進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響。5參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。6如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，則本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警，并禁止選手搶答，時(shí)間顯示器上顯示00。1.2 系統(tǒng)概述總的電路設(shè)計(jì)框圖如下： 如設(shè)計(jì)框圖所示電路包括主體電路

5、和擴(kuò)展電路兩部分。其中主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開(kāi)關(guān)后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示選手編號(hào)，同時(shí) 封鎖輸入電路，其他選手搶答無(wú)效。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能以及報(bào)警功能。接通電源后，主持人將控制開(kāi)關(guān)置于“清除”處，此時(shí)搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間（30s），當(dāng)主持人將控制開(kāi)關(guān)置于 “開(kāi)始”時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，電路要完成以下功能： 1.基本功能：（1） 搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，用八個(gè)排在一排的開(kāi)關(guān)，選手將按下開(kāi)關(guān)，表明選手搶答。（2） 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除、

6、搶答控制和定時(shí)電路置數(shù)控制的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)由主持人控制，按下開(kāi)關(guān)，為接地端，清零處理。（3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，同時(shí)發(fā)光二極管燈亮，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。2.擴(kuò)展功能：（1） 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)清零鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減數(shù)計(jì)時(shí)。（2） 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。（3） 如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效

7、，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。第二章 設(shè)計(jì)方案分析與論證2.1設(shè)計(jì)方案分析方案一：原理：在選手搶答前， “清除/起始” 開(kāi)關(guān)S使基本RS觸發(fā)器輸出端Q為0，使集成8線-3線優(yōu)先編碼器禁止；當(dāng)主持人按下“清除/起始”開(kāi)關(guān)S時(shí)，基本RS觸發(fā)器輸出端Q為1，與優(yōu)先擴(kuò)展輸出端Yex共同作用，使集成8線-3線優(yōu)先編碼器選通輸入端ST為0，允許編碼，等待數(shù)據(jù)輸入。此時(shí)優(yōu)先按動(dòng)序號(hào)的組號(hào)立即通過(guò)編碼器按8421BCD碼輸出，經(jīng)RS鎖存器74LS279將該數(shù)碼鎖存到LED顯示器上。與此同時(shí)，Yex（引腳為14）由1翻轉(zhuǎn)為0，與非門G1輸出為1，選通輸入端ST為1，編碼器被禁止。此外，在Yex由1

8、翻轉(zhuǎn)為0時(shí)，還驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作，發(fā)出聲音。方案二：在方案一的基礎(chǔ)上采用了74LS148優(yōu)先編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答器的選號(hào)，采用了74LS279芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)號(hào)碼的鎖存，采用了74LS192實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)，555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)來(lái)共同實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)。2.2方案論證與選擇方案一中，主要多了一個(gè)基本RS觸發(fā)器，以及相對(duì)的74LS148引腳與74LS279之間連線的相應(yīng)改變，這又涉及到之后的提高方案中的連線的改變。它有自身的優(yōu)點(diǎn)，即基本RS觸發(fā)器又相當(dāng)一鎖存器（74LS279），它可以對(duì)主持人的指令進(jìn)行進(jìn)一步的鎖存，這樣就可以增強(qiáng)它的抗干擾能力，但其線路過(guò)于復(fù)雜，另外此次實(shí)驗(yàn)所用的電路板對(duì)電路設(shè)計(jì)的大小要求

9、很高，而且在布局和焊接上要越精練越好，所以它不是首選方案。而由于方案二已能滿足基本設(shè)計(jì)和提高設(shè)計(jì)的要求，而且它的原理更簡(jiǎn)單易懂，直觀明了，元件更少，連線更方便，焊接更可靠，且比較容易實(shí)現(xiàn)，所以最終選用了方案二。方案二總體仿真圖如下：第三章 單元電路設(shè)計(jì)3.1搶答電路設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無(wú)效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能。74LS148引腳圖：74LS148的功能表：圖3-1搶答部分原理圖此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)8路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)數(shù)

10、碼顯示。工作過(guò)程：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清零”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時(shí)74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼

11、后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開(kāi)后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)仍不會(huì)被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問(wèn)題后，主持人操作控制開(kāi)關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。RS觸發(fā)器功能：1. 保持狀態(tài)。當(dāng)輸入端接入=1的電平時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)=1、=0，則觸發(fā)器次態(tài)=1、=0；若基本SR觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)=0、=1，則觸發(fā)器次態(tài)=0、=1。即=1時(shí)，觸發(fā)器保持

12、原狀態(tài)不變。2. 置0狀態(tài)。當(dāng)=1，=0時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=1、=0，因=0，會(huì)使=1，而=1與=1共同作用使端翻轉(zhuǎn)為0；如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，同理會(huì)使=0，=1。只要輸入信號(hào)=1，=0，無(wú)論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置為0態(tài)。3. 置1狀態(tài)。當(dāng)=0、=1時(shí)，如果觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，因=0，會(huì)使G1的輸出端次態(tài)翻轉(zhuǎn)為1，而=1和=1共同使G2的輸出端=0；同理當(dāng)=1、=0，也會(huì)使觸發(fā)器的次態(tài)輸出為=1、=0；只要=0、=1，無(wú)論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)將觸發(fā)器置1。4. 不定狀態(tài)。當(dāng)=0時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會(huì)使=1，=1。當(dāng)脈沖去掉后，和同時(shí)

13、恢復(fù)高電平后，觸發(fā)器的新?tīng)顟B(tài)要看G1 和G2兩個(gè)門翻轉(zhuǎn)速度快慢，所以稱=0是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)?；綬S觸發(fā)器的邏輯圖、邏輯符號(hào)和波形圖如圖1-7所示。（a）邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào) (c) 波形圖&Q QG1G2 R SS R R S QQ R SQ置0置1保持圖 3-2 基本SR觸發(fā)器3.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)該部分主要由555 定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48 譯碼電路和 2 個(gè) 7 段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。完成的功能是當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，開(kāi)始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，到0s時(shí)倒計(jì)時(shí)指示燈亮。當(dāng)有人搶答時(shí)，計(jì)時(shí)停止。兩塊74LS19

14、2 實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路 74LS48 顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192 的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)30s，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。3.2.1 74LS192主要功能介紹：74LS192的CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。TCU為進(jìn)位輸出，TCD為借位輸出。其真值

15、表和引腳圖如下：74LS192功能表：圖3-3 74LS192引腳圖3.2.2 555功能介紹：圖3-4 74LS192引腳圖圖3-5 555定時(shí)器原理圖在整個(gè)搶答器設(shè)計(jì)中，要求搶答成功后有聲音提示，而且提示聲持續(xù)1s，頻率為1.2KHz，在設(shè)計(jì)報(bào)警電路時(shí)這里用到了555定時(shí)器。面先對(duì)555定時(shí)器作簡(jiǎn)要的介紹。555定時(shí)器的原理圖和功能表分別如圖11和圖12所示。它是由3個(gè)阻值為K歐的電阻組成的分壓器，兩個(gè)電壓比較器C1和C2，基本RS觸發(fā)器，放電BJT TD以及緩沖器G4組成.定時(shí)器的主要功能取決于比較器,比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電TD的狀態(tài)。圖中Rd為復(fù)位輸入端,當(dāng)Rd為低電平時(shí),不

16、管其他輸入端的狀態(tài)如何,輸出Vo為低電平。由圖可知,當(dāng)5腳懸空時(shí),比較器C1和C2和比較電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。由表二可知：當(dāng)VI12/3Vcc，VI21/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管TD導(dǎo)通，輸出端Vo為低電平。當(dāng)VI12/3Vcc，VI21/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管TD截止，輸出端Vo為高電平。當(dāng)VI11/3Vcc時(shí)，基本RS觸發(fā)器R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。555定時(shí)器功能表：用555定時(shí)器可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩電路，

17、如圖3-7和3-8所示.圖3-6 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖。將555定時(shí)器的6號(hào)腳和7號(hào)腳接在一起，并添加一個(gè)電容和一個(gè)電阻，就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。電容接在電源與6號(hào)腳之間，電阻接在7號(hào)腳和地之間。這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)脈沖觸發(fā)的。穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低電平。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)觸發(fā)器輸出高電平。5號(hào)腳懸空時(shí)，輸出脈沖寬度為。5號(hào)腳接控制電壓時(shí)，輸出脈沖寬度公式為：。在這里,單穩(wěn)觸發(fā)器主要是用于控制喇叭聲響的時(shí)長(zhǎng),這就要通過(guò)控制觸發(fā)器的輸出脈寬來(lái)實(shí)現(xiàn).設(shè)計(jì)要求喇叭聲響時(shí)長(zhǎng)為1秒.經(jīng)計(jì)算得到在單穩(wěn)觸發(fā)器中的各參數(shù)如下:C=0.01微法 Rp=91M歐圖 3-7 多諧

18、振蕩電路由555組成的多諧振蕩電路可知：電阻和電容構(gòu)成一個(gè)積分電路，其輸入端接施密特觸發(fā)器的輸出端，其輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器就是這個(gè)思路。于是，先用555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)施密特觸發(fā)器，再把這個(gè)施密特觸發(fā)器改接成多諧振蕩器。與555定時(shí)器內(nèi)部的放電管構(gòu)成了一個(gè)反相器5。邏輯上，這個(gè)反相器的輸出與555定時(shí)器的輸出完全相同。因此，這個(gè)施密特觸發(fā)器有兩個(gè)輸出端，分別為555定時(shí)器的3號(hào)腳和7號(hào)腳。我們看到，電阻和電容構(gòu)成了積分電路，施密特觸發(fā)器的一個(gè)輸出端（7號(hào)腳）接積分電路的輸入端，積分電路的輸出端接施密特觸發(fā)器的輸入端。這樣，一個(gè)多諧振蕩器就成了。多諧振蕩器用在

19、報(bào)警電路中,主要是用于控制喇叭聲響頻率.這里要求為1.2KHz.在方案一中,還用到了多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生CP脈沖.經(jīng)計(jì)算得到多諧振蕩器各參數(shù)如下6：R1=0.6K歐 R2=2.4K歐C1=0.22微法C2=0.01微法報(bào)警電路主要就是由以上所介紹的一個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器，一個(gè)多諧振蕩器，再加一個(gè)揚(yáng)聲器組成的.其組成原理圖如圖3-9所示。控制輸入信號(hào)為經(jīng)過(guò)編碼的搶答選手的信號(hào)，當(dāng)有人在有效時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，定時(shí)時(shí)間到時(shí)無(wú)人搶答時(shí)，輸入信號(hào)為高電平，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)；反之，輸入信號(hào)為低電平時(shí)，報(bào)警器不工作。圖3-8 報(bào)警電路原理圖由圖中可以看到,接上電源后,當(dāng)信號(hào)輸入為高電平時(shí)，第一個(gè)555連接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

20、器的輸出為低電平，處于穩(wěn)定狀態(tài)，這時(shí)，右邊的多諧振蕩器的復(fù)位輸入為低電平，所以其輸出也為低電平，揚(yáng)聲器不發(fā)音。當(dāng)信號(hào)輸入為低電平時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)，處于暫穩(wěn)態(tài)，此時(shí)其輸出為高電平，輸入到多諧振蕩器的復(fù)位端，多諧振蕩工作，輸出為頻率為1.2KHz的脈沖波形。這樣揚(yáng)聲器就會(huì)以1.2KHz的頻率發(fā)出間歇式聲響。圖3-9 定時(shí)部分原理圖3.3時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路是搶答器的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：（1）主持人將按下控制開(kāi)關(guān)時(shí)，EI端為0,搶答和定時(shí)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；（2）當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答器開(kāi)關(guān)時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作；3當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，但無(wú)人搶答時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止

21、工作。根據(jù)上面的功效，設(shè)計(jì)出如圖5所示的控制電路。 （a） （b）（a）搶答與定時(shí)電路的時(shí)序控制電路 （b）報(bào)警電路第四章 智能搶答器實(shí)物制作4.1原理圖設(shè)計(jì)及PCB設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)部分都是在Altium Designer 13.0設(shè)計(jì)，13版的Altium Designer新增了一些快捷功能，使本次電路設(shè)計(jì)更為方便。搶答器總的原理圖和PCB圖設(shè)計(jì)如下：圖4-1 搶答器總的原理圖圖4-2 搶答器雙層板PCB圖圖4-3搶答器單層板PCB圖4.2搶答器實(shí)物焊接與調(diào)試4.2.1實(shí)物焊接 通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，焊接時(shí)能深刻體會(huì)到焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆，必須了解各個(gè)

22、芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端，便于區(qū)分及焊接。正確焊接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在焊接過(guò)程和調(diào)試過(guò)程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬(wàn)用表檢測(cè)，看是否有短接等，還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過(guò)程中檢查電路。4.2.2實(shí)物調(diào)試和檢查遇到問(wèn)題解決過(guò)程 （1） 顯示電路不穩(wěn)定問(wèn)題在完成電路的焊接進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手編號(hào)不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在單選手按下?lián)尨疰I后數(shù)碼管顯示的不是選手當(dāng)前號(hào)碼。因此著手對(duì)電路

23、進(jìn)食檢查，首先檢查數(shù)碼管看是否是關(guān)節(jié)焊接錯(cuò)誤，后又檢查電路各個(gè)芯片管腳接錯(cuò)均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸動(dòng)某按鍵連線時(shí)顯示正常由此判斷可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)了虛焊，遂將電路各焊點(diǎn)又仔細(xì)焊接了一遍，此時(shí)電路顯示正常。（2） 控制開(kāi)關(guān)無(wú)法控制電路在調(diào)試是發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下主持人開(kāi)關(guān)時(shí)電路斷電，當(dāng)松開(kāi)后數(shù)碼管顯示始終為7，經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)對(duì)電路用萬(wàn)用表逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)是開(kāi)關(guān)觸焊接錯(cuò)誤，通過(guò)改正焊接后電路能正常工作。（3）數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)在進(jìn)入定時(shí)電路調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)，出現(xiàn)亂碼。對(duì)這問(wèn)題我們檢查了芯片是否完好，電路界限是否正確均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，后來(lái)經(jīng)過(guò)幾次實(shí)物焊接實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)與74LS192的置數(shù)端相連的數(shù)碼

24、管不能懸空，于是改成通過(guò)杜邦線和排陣相連直接給高低電平置數(shù)，定時(shí)部分才成功數(shù)碼管也能正常工作了。4.3實(shí)物展示：圖5-1 整體實(shí)物圖圖5-2 實(shí)物焊接背面圖圖5-3 倒計(jì)時(shí)到10秒時(shí)的實(shí)物圖圖5-4 三號(hào)選手搶答時(shí)的實(shí)物圖第五章 測(cè)試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)體會(huì)5.1測(cè)試結(jié)果與分析調(diào)試工作是個(gè)精細(xì)工作。在調(diào)試過(guò)程中，有些問(wèn)題是芯片本身?yè)p壞引起的，也有些是因?yàn)楹附訂?wèn)題引起的等因此排查過(guò)程需要特別有耐心，通過(guò)對(duì)芯片功能的檢驗(yàn)，對(duì)焊點(diǎn)的檢查最后檢查出問(wèn)題所在。5.2設(shè)計(jì)體會(huì)與實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)的電路雖然是比較復(fù)雜的。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在通多次對(duì)電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真以及接線調(diào)試，終于使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)繁瑣，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我應(yīng)在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，如查找詳細(xì)的資料，為我設(shè)計(jì)的成功打下