数字电子技术课设多路智力竞赛抢答器Word下载.docx
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主要目的是培养学生综合运用理论知识能力,分析问题和解决问题的能力,以及根据实际要求进行独立设计的能力,了解数字电子电路的一般设计方法,初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能,熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法,训练、提高读图能力,掌握组装、调试方法。
关键词:
抢答器、抢答电路、定时电路、报警电路、555定时器
一、设计任务与要求
1.设计题目
2.功能要求
(1)4名选手编号为:
1,2,3,4。
各有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应,也分别为1,2,3,4。
(2)给主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零和抢答的开始。
(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,该选手编号
立即锁存,并在抢答显示器上显示该编号,同时扬声器给出音响提示,封锁输入编码电路,
禁止其他选手抢答,同时计数器显示此时的时间。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系
统清零为止。
(4)抢答器具有定时(9秒)抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后,定时器开始倒计时,定时显示器显示倒计时间,若无人抢答,倒计时结束时,扬声器响。
参赛选手在设定时间(9秒)抢答有效,抢答成功,扬声器响,同时定时器停止倒计时,抢答显示器上显示选手的编号,定时显示器上显示剩余抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止。
(5)如果抢答定时已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效。
系统扬声器报警,并封锁输入编码电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示0。
(6)用555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号,作为定时计数器的CP信号。
设计步骤及要求:
3.设计步骤及要求
(1)给出定时抢答器的组成框图;
(2)设计并焊接安装各单元电路,要求布线整齐、美观,便于级联与调试;
(3)测定定时抢答器的逻辑功能,以满足设计功能要求;
(4)画出定时抢答器的整机逻辑电路图;
(5)按照要求写出设计报告。
二、方案设计与论证
2.1方案一、
系统电路由四部分电路组成:
抢答电路、定时电路、报警电路、时序控制电路。
系统设计框图如下:
多功能智力抢答器电路图如下:
2.2方案二、
同样采用数字电子电路设计,利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、
定时器电路、报警电路和时序控制电路系统模块,再将各个模块组装起来实现要
求的功能。
但是设计的电路不一样。
方案二电路图如下。
由于方案一下发之前,我们已经着手开始了方案二的制作,因此本次实验采用方案二。
三、系统电路分析与设计
1.抢答电路设计
抢答器电路的功能有两个:
一个是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;
二是使其他选手的按键操作无效。
本设计选用优先编码器74HC148和RS锁存器74HC279。
其工作原理结合电路图自己分析。
图1系统设计框图
2.定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度,设计一次抢答的时间,通过预置时间电路(倒计时电路)对计数器进行预置,本设计选用2片74HC192进行设计(实际提供一片74HC192),最大预置时间为99秒,计数器的时钟脉冲由NE555构成的秒脉冲发生电路提供,电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。
3.报警电路设计
由555定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号,控制信号ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。
当有选手抢答或设定的抢答时间到时,控制信号ST’为高电平时,多谐振荡器工作,可驱动蜂鸣器发声;
其它时候控制信号ST’为低电平,多谐振荡器电路停振,输出低电平,蜂鸣器不能发出声音。
4.时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键,它主要完成以下三项功能:
(1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
(2)当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声报警,抢答电路和定时电路停止工作。
(3)当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声报警,同时抢答电路和定时电路停止工作。
5.原理图
6.元器件清单
电子元器件清单
品名
规格型号
技术要求
单件数量
单价(元)
总价
通用板(或双面印制板)
10X15(cm2)
1
共阴极数码管
BS201A/0.5英吋
2
集成显示译码器
CD4511B
8位优先编码器
74HC148
10位同步加/减计数器
74HC192
四SR锁存器
74HC279
555定时器
NE555
集成逻辑与非门
74HC00
电阻器
RJ-68KΩ-1/4W
RJ-15k-1/4W
RJ-1k-1/4W
27
RJ-10K-1/4W
6
电容器
CC1-0.1µ
F(瓷片)
CC1-10µ
F(电解)
CC1-100µ
发光二级管
红色、绿色各1
蜂鸣器
无源
三极管
NPN8050
按钮开关(自动复位)
轻触小型
4
拨动开关
2档
集成电路插座
16针
5
14针
8针
数码管插座
40针
四、实物制作及调试
1、检查印刷电路板有无断路、短路,若有,首先处理好。
2、焊接顺序:
电阻、二极管、IC插座、三极管、电容器,逐一焊接。
先焊平面的,后焊立体的,原则是有利于焊接。
要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。
要特别注意元器件的安装方向!
元件的安装高度是否适中。
3、焊接要点:
将元件整形后插入对应位置,电路板平放在台面上,一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热,另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触,使锡丝熔化,当锡丝熔化一定量时(多了不好少了不行),立即将锡丝离去,烙铁继续保持少许时间,让焊锡围绕焊盘自由流动,形成一个完全覆盖焊盘的钟形(忌讳球形)焊点。
切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接,这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了,不利于焊接,而且焊点没有光泽。
4、按照接线要求位置,将连接线焊接到对应的插孔。
注意导线颜色!
5、剪脚:
元件焊好后,将多余引脚剪掉,剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。
6、检查元件及IC插座有无错焊、漏焊,方向是否正确无误,将集成电路插入(注意芯片方向)插座。
7、通电测试:
将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。
连接线时一定要关掉电源!
8、首先清零,然后观察LED数码管变化状态。
五、设计总结及心得
一开始拿到元器件的散件之后,看见复杂的电路布局,第一时间就给人以特别复杂的感觉,开始焊接时需要静下心来,仔细分析一下电路图,要先对总体框架进行分解、分析。
从一个个小模块开始,从而完成完整的电路。
当课设制作完成后的保存工作也很重要,比如前一天进行实验,是可以完成上述要求的功能的,但第二天再次实验时就会出现许多意想不到的差错,比如按下抢答器后,计时依然没有停止,然后要排查故障的原因,往往是导线松动导致的接触不良,但是要检查很久才能找到那根出现问题的线。
在此次制作过程中既增强了我们的动手能力、合作能力,也增强了我们发现问题以及解决问题的能力,是一次很有意义的实践。
六、参考文献:
[1].自美主编,《电子线路设计实验测试》(第二版),华中科技大学,2003.
[2].阎石主编《数字电子技术基础》,高等教育.
[3].志忠主编《电子技术课程设计》
[4].许小军主编《数字电子技术实验与课程设计指导》
[5].王立欣,春玲编《电子技术实验与课程设计》