搶答器課程設計報告

搶答器課程設計報告

　　我們要掌握搶答器電路原理和分析電路設計流程，每個(gè)電路的設計都要有完整的設計流程。

　　題目：四人搶答器

　　學(xué)年：三年

　　學(xué)期：第一學(xué)期

　　專(zhuān)業(yè)：電子儀器儀表與維修

　　班級：Z**2

　　學(xué)號：91**11

　　姓名：***

　　指導教師：**

　　時(shí)間：**年12月28日——**年01月04日

　　一、 設計任務(wù)與要求

　　1、本課題要求設計一臺可供4名選手參加比賽的智力競賽搶答器。

　　2、4名選手編號為1、2、3、4各有一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應，也分別為1、2、3、4。

　　3、設置一個(gè)系統清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。

　　4、搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，改選手編號立即鎖存，并在編號顯示器上顯示該編號，同時(shí)揚聲器給出音響提示，同時(shí)封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

　　二、 電路原理分析與方案設計

　　本設計主要由COMS系列數字集成電路CD4511、NE555等組成。其工作原理為：接通電源后，將開(kāi)關(guān)撥到”清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器不亮；將開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”狀態(tài)，搶答器開(kāi)始工作。在搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、蜂嗚發(fā)音。當一輪搶答之后，如果再次搶答必須再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)搶答器才能工作。

　　三、 單元電路分析與設計

　　1、開(kāi)關(guān)編碼電路

　　電路中，R1、R2、R3、R4、用于分壓，當任一開(kāi)關(guān)按下時(shí)，相應的輸出為高電平，否則為低電平。電路直接把每個(gè)開(kāi)關(guān)對應的BCD8421碼中為“1”的隔著(zhù)二極管連到對應的線(xiàn)上（只有一個(gè)為高電平的可省略二極管），其中二極管的作用是防止短路。當某個(gè)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，與它相連的輸出線(xiàn)將為高電平，其它輸出線(xiàn)為低電平，輸出既為這個(gè)開(kāi)關(guān)的8421碼（BCD碼）。

　　2、顯示電路

　　這部分電路要求將編碼電路送入8421碼，譯為十進(jìn)制數（對應各個(gè)搶答者的編碼）并驅動(dòng)七段數碼顯示管顯示出答題者的編號。CD4511是一塊BCD—十進(jìn)制譯碼/驅動(dòng)器，并帶有鎖存端口。

　　3、控制電路

　　這部分電路的作用完成三個(gè)任務(wù)：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號；二是使其他選手按鍵操作無(wú)效；三是防止提前按鍵。

　　按下未按下“開(kāi)始”按鈕前，CD4511BLANKING引腳為低電平，CD4511不工作，可防止搶答者提前按鍵。當“開(kāi)始”按下后，當所有搶答者開(kāi)關(guān)均未按下時(shí)，鎖存器輸出全為低電平，該信號作為鎖存器使能端LD的控制信號，使鎖存器處于等待接收觸發(fā)輸入狀態(tài)；當任一開(kāi)關(guān)按下時(shí)，輸出信號中必有一路為高電平，經(jīng)邏輯或運算后U1A輸出為高電平。一但有高電平輸入，不管另一輸入端狀態(tài)如何，輸出保持高電平不變，這個(gè)電平控制CD4511鎖存端使其他按鍵操作無(wú)效。當搶答完成后，按下“清除”按鈕強行使U1B輸出置零，CD4511鎖存解除，開(kāi)始新一輪搶答。

　　4、蜂鳴器發(fā)聲電路

　　該電路主要負責當有搶答信號輸入時(shí)，SP發(fā)出聲音以提醒其它人已經(jīng)有人先搶答了。用集成555定時(shí)器組成多諧振蕩器。當電路剛接通時(shí)，由于電容C1上的電壓不會(huì )突變，故IC1—2腳為低電平（0V），導致3腳輸出高電平。

　　當電源經(jīng)R1、R2對C1充電到Vc≥2/3Vcc時(shí)，OUT腳輸出由高變低，放電管（7腳內的VT23）導通，電容C1經(jīng)R2和IC1—7腳內導通的VT23進(jìn)行放電，當Vc≤1/3時(shí)，OUT腳輸出有低變高，電容器C1再次充電。

　　上述過(guò)程周而復始，從而就形成了振蕩，產(chǎn)生的脈沖信號從OUT腳供使用。

　　四、 總原理圖元器件清單

　　1、總原理圖

　　2、PCB原理圖

　　3、三維視圖

　　4、元器件清單

　　輕觸開(kāi)關(guān)：5個(gè)，電阻20K：6個(gè)，電阻330Ω：8個(gè)，電阻12K：1個(gè)，電阻51K：1個(gè)，電阻20Ω：1個(gè)，滑動(dòng)變阻器50K：1個(gè)，電容1uF：1個(gè)，電容0。1uF：1個(gè)，二極管：6個(gè)，NPN型三極管：1個(gè)，蜂鳴器：1個(gè)，NE555：1片，CD4511：1片，74LS02：1片，七段數碼顯示管：1個(gè)。

　　五、 電路仿真調試

　　在完成電路的初步設計后，再對電路進(jìn)行仿真調試，目的是為了觀(guān)察和測試電路的性能指標并調整部分元器件的參數，從而達到各項指標的要求。

　　1、PCB圖設計與生成

　�。�1） 由仿真電路直接生成網(wǎng)絡(luò )表。

　�。�2）調用Protel 99 se PCB，并進(jìn)行元器件合理布局。

　�。�3） 調用網(wǎng)絡(luò )表，并自動(dòng)布線(xiàn)；自動(dòng)布線(xiàn)好了以后還要進(jìn)行人工調整以達到最佳效果。

　�。�4）PCB圖的打印輸出。

　�。�5）熱轉印。制作電路板。

　　2、電路焊接與裝配，元器件老化與抽樣檢測；元器件預處理；基于PCB板的元器件焊接與電路裝配。

　　3、實(shí)際電路測試與改進(jìn) 選擇測量?jì)x表與儀器，對電路進(jìn)行實(shí)際測量與調試，調整電路參數，并解決存在的問(wèn)題或電路故障等。

　　六、心得體會(huì )

　　通過(guò)這次數字電路課程設計我學(xué)到了很多關(guān)于數電力量方面和實(shí)踐方面的知識，受益匪淺，更重要的是鍛煉了自己的動(dòng)手能力。通過(guò)短暫幾天的學(xué)習，讓我體會(huì )到想要創(chuàng )造一個(gè)實(shí)用的電子設備要經(jīng)過(guò)很長(cháng)時(shí)間的設計與改造，因為實(shí)際與理論有很大的區別。在我們學(xué)習的過(guò)程中不僅考驗了我們對知識的吸收和掌握，而且也考驗了我們的細心和耐心。

　　這次課程設計更多的是讓我看清楚了自己，明白了凡事都需要耐心，實(shí)踐是檢驗真理的唯一標準。理論知識的不足在這次實(shí)習中表現的很明顯。這將有助于我今后的學(xué)習，端正自己的學(xué)習態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習，同時(shí)我認為我們的工作是一個(gè)團隊的工作，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。最后在老師指導下和同學(xué)的配合下順利的完成了數字電子技術(shù)課程設計。

　　七、 參考文獻

　　[1] 余孟嘗。數字電子技術(shù)基礎簡(jiǎn)明教程（第二版）。高等教育出版社

　　[2] 余道衡，徐承和。電子電路手冊。北京大學(xué)出版社。

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