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1、分類號 單位代碼 密 級 學 號 畢業(yè)設計（論文）題 目：搶答器的設計 姓 名： 專 業(yè)：應用電子 系、班級： 指導教師 指導教師職稱： 起止日期： 分類號 單位代碼 密 級 學 號目 錄引言1 關鍵詞。.11微電子技術發(fā)展歷史簡介.1 1121世紀仍以cmos為主流工藝.2 12系統(tǒng)芯片（system on a chip）是21世紀微電子技術發(fā)展的重點.3 13微電子與其他學科的結合42設計任務與要求63設計流程64設計原理與參考電路.741數字搶答器總體方框圖74。2單元電路設計.74。2。1固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805設計742。2搶答器電路.8 423定時電路.10424報警電路11

2、425時序控制電路125實驗儀器設備136產品的電磁兼容性設計137結語.13參考文獻 14附錄 14致謝 15搶 答 器 的 設 計 引言隨著科學技術的迅速發(fā)展；在工業(yè)，農業(yè)，交通運輸，航空，國防建設等國民經濟的諸多領域都廣泛的應用著電子技術。電子技術已經成為一門重要的學科。它應用廣，實踐性強。在現代科學技術中占有舉足輕重的地位。 關鍵詞 微電子技術 集成系統(tǒng)dna芯片 搶答器 鎖存與顯示 編碼器74ls148 十進制加/減計數器的工作原理 定時電路 時序控制電路 時鐘脈沖電路 多諧振蕩器 十進制同步加減計數器74ls192 集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121 穩(wěn)壓電路。一 微電子技術發(fā)展歷史簡介

3、綜觀人類社會發(fā)展的文明史，一切生產方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學發(fā)現和新技術的產生而引發(fā)的，科學技術作為革命的力量，推動著人類社會向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術成為整個信息社會的基礎和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學技術是第一生產力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運動特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類社會的重要資源，但對它的利用卻僅僅是開始。當前面臨的信息革命以數字化和網絡化作為特征。數字化大大改善了人們對信息的利用，更好地滿足了人們對信息的需求；而網絡化則使人們更為方便地交換信息，使整個地球成為一個“地球村”。以數字化和網絡化為特征的信息技術同一般技術不同，它具有

4、極強的滲透性和基礎性，它可以滲透和改造各種產業(yè)和行業(yè)，改變著人類的生產和生活方式，改變著經濟形態(tài)和社會、政治、文化等各個領域。而它的基礎之一就是微電子技術。可以毫不夸張地說，沒有微電子技術的進步，就不可能有今天信息技術的蓬勃發(fā)展，微電子已經成為整個信息社會發(fā)展的基石。50多年來微電子技術的發(fā)展歷史，實際上就是不斷創(chuàng)新的過程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和應用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個孤立的精心設計的實驗，而是一系列固體物理、半導體物理、材料科學等取得重大突破后的必然結果。1947年發(fā)明點接觸型晶體管、1948年發(fā)明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、cmos技術、半導體隨

5、機存儲器、cpu、非揮發(fā)存儲器等微電子領域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現。同時，每一項重大發(fā)明又都開拓出一個新的領域，帶來了新的巨大市場，對我們的生產、生活方式產生了重大的影響。也正是由于微電子技術領域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開始，與硅技術有關的學術論文數量已經超過了與鋼鐵有關的學術論文，所以有人認為，1968年以后人類進入了繼石器、青銅器、鐵器時代之后硅石時代（silicon age）1。因此可以說社會發(fā)展的本質是創(chuàng)新，沒有創(chuàng)新，社會就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經濟發(fā)展的改革動力往往會給社會帶來

6、“創(chuàng)造性的破壞”，但經過這種破壞后，又將開始一個新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。在微電子技術發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術的發(fā)展仍將依賴于一系列創(chuàng)新性成果的出現。我們認為：目前微電子技術已經發(fā)展到了一個很關鍵的時期，21世紀上半葉，也就是今后50年微電子技術的發(fā)展趨勢和主要的創(chuàng)新領域主要有以下四個方面：以硅基cmos電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（system on a chip，soc）為發(fā)展重點；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如mems，dna chip等。 11 21世

7、紀上半葉仍將以硅基cmos電路為主流工藝 微電子技術發(fā)展的目標是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導體器件特征尺寸的動力源泉。以mos技術為例，溝道長度縮小可以提高集成電路的速度；同時縮小溝道長度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數目的晶體管，將結構更加復雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價格大幅度下降。由于片內信號的延遲總小于芯片間的信號延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒有提高，整個集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。自1958年集成電路發(fā)明以來，為

8、了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了intel公司創(chuàng)始人之一的gordon emoore 1965年預言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預測這種發(fā)展趨勢將減緩，但是微電子產業(yè)三十多年來發(fā)展的狀況證實了moore的預言2。而且根據我們的預測，微電子技術的這種發(fā)展趨勢還將在21世紀繼續(xù)一段時期，這是其它任何產業(yè)都無法與之比擬的?，F在，018微米cmos工藝技術已成為微電子產業(yè)的主流技術，0035微米乃至0020微米的器件已在實驗室中制備成功，研究工作已進入亞

9、01微米技術階段，相應的柵氧化層厚度只有2010nm。預計到2010年，特征尺寸為005007微米的64gdram產品將投入批量生產。21世紀，起碼是21世紀上半葉,微電子生產技術仍將以尺寸不斷縮小的硅基cmos工藝技術為主流。盡管微電子學在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據科學技術的發(fā)展規(guī)律，一種新技術從誕生到成為主流技術一般需要20到30年的時間，硅集成電路技術自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產業(yè)也經歷了20多年的時間。另外，全世界數以萬億美元計的設備和技術投入，已使硅基工藝形成非常強大的產業(yè)能力；同時，長期的

10、科研投入已使人們對硅及其衍生物各種屬性的了解達到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識積累。產業(yè)能力和知識積累決定了硅基工藝起碼將在50年內仍起重要作用，人們不會輕易放棄。 目前很多人認為當微電子技術的特征尺寸在2015年達到00300015微米的“極限”之后，將是硅技術時代的結束，這實際上是一種誤解。且不說微電子技術除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術之外，還有設計技術、系統(tǒng)結構等方面需要進一步的大力發(fā)展，這些技術的發(fā)展必將使微電子產業(yè)繼續(xù)高速增長。即使是加工工藝技術，很多著名的微電子學家也預測，微電子產業(yè)將于2030年左右步入像汽車工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較

11、成熟的朝陽工業(yè)領域。即使微電子產業(yè)步入汽車、航空等成熟工業(yè)領域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢，就像汽車、航空工業(yè)已經發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯?。隨著器件的特征尺寸越來越小，不可避免地會遇到器件結構、關鍵工藝、集成技術以及材料等方面的一系列問題，究其原因，主要是：對其中的物理規(guī)律等科學問題的認識還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經典或半經典理論基礎上，這些理論適合于描述微米量級的微電子器件，但對空間尺度為納米量級、空間尺度為飛秒量級的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，sio2柵介質材料、多晶硅硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時傳

12、統(tǒng)器件結構也已無法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結構和微細加工、互連、集成等關鍵工藝技術。具體的需要創(chuàng)新和重點發(fā)展的領域包括：基于介觀和量子物理基礎的半導體器件的輸運理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結構，高k柵介質材料和新型柵結構，電子束步進光刻、13nmeuv光刻、超細線條刻蝕，soi、gesisi等與硅基工藝兼容的新型電路，低k介質和cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術等。 12 系統(tǒng)芯片（system on a chip）是21世紀微電子技術發(fā)展的重點在集成電路（ic）發(fā)展初期，電路設計都從器件的物理版圖設計入手，后來出現了集成電路單元庫（cellli

13、b），使得集成電路設計從器件級進入邏輯級，這樣的設計思路使大批電路和邏輯設計師可以直接參與集成電路設計，極大地推動了ic產業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。ic芯片是通過印刷電路板（pcb）等技術實現整機系統(tǒng)的。盡管ic的速度可以很高、功耗可以很小，但由于pcb板中ic芯片之間的連線延時、pcb板可靠性以及重量等因素的限制，整機系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網絡化、移動化的發(fā)展，系統(tǒng)對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)集成電路設計技術已無法滿足性能日益提高的整機系統(tǒng)的要求。同時，由于ic設計與工藝技術水平提高，集成電路規(guī)模越

14、來越大，復雜程度越來越高，已經可以將整個系統(tǒng)集成為一個芯片。目前已經可以在一個芯片上集成108109個晶體管，而且隨著微電子制造技術的發(fā)展，21世紀的微電子技術將從目前的3g時代逐步發(fā)展到3t時代（即存儲容量由g位發(fā)展到t位、集成電路器件的速度由ghz發(fā)展到燈thz、數據傳輸速率由gbps發(fā)展到tbps，注：1g=109、1t=1012、bps：每秒傳輸數據位數）。正是在需求牽引和技術推動的雙重作用下，出現了將整個系統(tǒng)集成在一個微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（system on a chip，簡稱soc）概念。系統(tǒng)芯片（soc）與集成電路（ic）的設計思想是不同的，它是微電子設計領域的一場革命，它和集

15、成電路的關系與當時集成電路與分立元器件的關系類似，它對微電子技術的推動作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來的集成電路技術。soc是從整個系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機制、模型算法、芯片結構、各層次電路直至器件的設計緊密結合起來，在單個（或少數幾個）芯片上完成整個系統(tǒng)的功能，它的設計必須是從系統(tǒng)行為級開始的自頂向下（topdown）的。很多研究表明，與ic組成的系統(tǒng)相比，由于soc設計能夠綜合并全盤考慮整個系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術條件下實現更高性能的系統(tǒng)指標。例如若采用soc方法和035m工藝設計系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復雜度和處理速率下，能夠相當于采用0180.25m工藝制作的ic所實現的同

16、樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)ic方法設計的芯片相比,采用soc設計方法完成同樣功能所需要的晶體管數目約可以降低l2個數量級。對于系統(tǒng)芯片（soc）的發(fā)展，主要有三個關鍵的支持技術。（1）軟、硬件的協(xié)同設計技術。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（functional partition theory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計算機系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數據壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。（2）ip模塊庫問題。ip模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結構設計；和硬核，基于工藝的物理設計、與工藝相關，并經過工藝驗證過的。其中以硬核使用價值最高。cmos的cpu、dram、sram、e2p

17、rom和flash memory以及ad、da等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎，在速度與功耗上經過優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價值?，F在,美國硅谷在80年代出現無生產線（fabless）公司的基礎上，90年代后期又出現了一些無芯片（chipless）的公司,專門銷售ip模塊。（3）模塊界面間的綜合分析技術,這主要包括ip模塊間的膠聯邏輯技術（glue logic technologies）和ip模塊綜合分析及其實現技術等。微電子技術從ic向soc轉變不僅是一種概念上的突破,同時也是信息技術新發(fā)展的里程碑。通過以上三個支持技術的創(chuàng)新,它必將導致又一次以系統(tǒng)芯片

18、為主的信息技術上的革命。目前，soc技術已經嶄露頭角，21世紀將是soc技術真正快速發(fā)展的時期。在新一代系統(tǒng)芯片領域，需要重點突破的創(chuàng)新點主要包括實現系統(tǒng)功能的算法和電路結構兩個方面。在微電子技術的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會引起一場變革，例如維特比算法、小波變換等均對集成電路設計技術的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經網絡、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結構可以帶動一系列的應用,但提出一種新的算法則可以帶動一個新的領域,因此算法應是今后系統(tǒng)芯片領域研究的重點學科之一。在電路結構方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲器件的加入，其中的電路結構已經不是傳統(tǒng)意義上的cmos結

19、構，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結構。另外，為了實現膠聯邏輯（glue logic）新的邏輯陣列技術有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。 13 微電子與其他學科的結合誕生新的技術增長點微電子技術的強大生命力在于它可以低成本、大批量地生產出具有高可靠性和高精度的微電子結構模塊。這種技術一旦與其它學科相結合,便會誕生出一系列嶄新的學科和重大的經濟增長點，這方面的典型例子便是mems（微機電系統(tǒng)）技術和dna生物芯片。前者是微電子技術與機械、光學等領域結合而誕生的，后者則是與生物工程技術結合的產物。微電子機械系統(tǒng)不僅是微電子技術的拓寬和延伸,它將微電子技術和精密機械加工技術相互融合

20、，實現了微電子與機械融為一體的系統(tǒng)。mems將電子系統(tǒng)和外部世界聯系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號，把這些信號轉換成電子系統(tǒng)可以認識的電信號，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，mems是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機電系統(tǒng)。mems技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，它幾乎涉及到自然及工程科學的所有領域，如電子技術、機械技術、光學、物理學、化學、生物醫(yī)學、材料科學、能源科學等3。mems的發(fā)展開辟了一個全新的技術領域和產業(yè)。它們不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以

21、完成許多大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務。正是由于mems器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強大等傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點,因而mems在航空、航天、汽車、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領域中都有著十分廣闊的應用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測量組合能應用于制導、衛(wèi)星控制、汽車自動駕駛、汽車防撞氣囊、汽車防抱死系統(tǒng)（abs）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進、傷員救護；信息mems系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時mems系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等。現在已經成功

22、地制造出了尖端直徑為5m的可以夾起一個紅細胞的微型鑷子，可以在磁場中飛行的象蝴蝶大小的飛機等。mems技術及其產品的增長速度非常之高，目前正處在技術發(fā)展時期，再過若干年將會迎來mems產業(yè)化高速發(fā)展的時期。2000年，全世界mems的市場達到120到140億美元，而帶來的與之相關的市場達到1000億美元。目前，mems系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來是很簡單的，應用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進行大量投資，促進了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術的進步,加快了計算機更新換代的速度，對cpu和ram的需求越來越大,反過來又促進了集成電路

23、的發(fā)展。集成電路和計算機在發(fā)展中相互推動，形成了今天的雙贏局面，帶來了一場信息革命?，F階段的微機電系統(tǒng)專用性很強，單個系統(tǒng)的應用范圍非常有限,還沒有出現類似于cpu和ram這樣量大面廣的產品。隨著微機電系統(tǒng)的進步，最后將有可能形成像微電子技術一樣有廣泛應用前景的新產業(yè)，從而對人們的社會生產和生活方式產生重大影響。當前mems系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎技術方面取得突破性進展，使人們依靠掌握的理論和基礎技術可以高效地設計制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準應用突破口，揚長避短，以特別適合微系統(tǒng)應用的重大領域為目標進行研究,取得突破，從而帶動微系統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展。在m

24、ems發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問題主要有：mems建模與設計方法學研究；三維微結構構造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學和熱學研究；mems的表征與計量方法學；納結構與集成技術等。微電子與生物技術緊密結合誕生的以dna芯片等為代表的生物芯片將是21世紀微電子領域的另一個熱點和新的經濟增長點。它是以生物科學為基礎，利用生物體、生物組織或細胞等的特點和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品系，并與工程技術相結合進行加工生產，它是生命科學與技術科學相結合的產物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點，正日益受到廣泛關注。目前最有代表性的生物芯片是dna芯片。采用微電子加工技術，可以在指甲蓋大小的硅片上

25、制作出包含有多達萬種dna基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時間內檢測或發(fā)現遺傳基因的變化等情況，這無疑對遺傳學研究、疾病診斷、疾病治療和預防、轉基因工程等具有極其重要的作用。dna芯片的基本思想是通過生物反應或施加電場等措施使一些特殊的物質能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測基因的目的。目前stanford和affymetrix公司的研究人員已經利用微電子技術在硅片或玻璃片上制作出了dna芯片4。他們制作的dna芯片是通過在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層dna纖維。不同的dna纖維圖案分別表示不同的dna基因片段，該芯片共包括6000余種dna基因片段。dna（脫氧核

26、糖核酸）是生物學中最重要的一種物質，它包含有大量的生物遺傳信息，dna芯片的作用非常巨大，其應用領域也非常廣泛：它不僅可以用于基因學研究、生物醫(yī)學等，而且隨著dna芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術將廣泛應用到農業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學和環(huán)境保護等人類生活的各個方面，那時，生物芯片有可能象今天的ic芯片一樣無處不在。目前的生物芯片主要是指通過平面微細加工技術及超分子自組裝技術，在固體芯片表面構建的微分析單元和系統(tǒng)，以實現對化合物、蛋白質、核酸、細胞以及其它生物組分的準確、快速、大信息量的篩選或檢測。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實現技術、基于生物芯片的生物信息學以及高密度生物芯片

27、的設計、檢測方法學等等。二 設計任務與要求1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕s0 s7表示。2. 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關s，該開關由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在led數碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動開始鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5. 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器

28、上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。三 設計流程 1復習編碼器、十進制加/減計數器的工作原理。 2設計可預置時間的定時電路。 3分析與設計時序控制電路。4穩(wěn)壓電路的設計5. 畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖四 設計原理與參考電路 41數字搶答器總體方框圖如圖11、1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置?quot;開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在

29、定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關。圖11、1數字搶答器框圖42單元電路設計421固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805設計固定式三端集成穩(wěn)壓電路7805設計制作連續(xù)可調直流穩(wěn)壓的實際電路如圖所示，圖中r1取220，r2取680主要用來調整輸出電壓。輸出電壓uouxx(1+r2/r1)，該電路可在512v穩(wěn)壓范圍內實現輸出電壓連續(xù)可調。由該電路實踐證明：（1）r1為固定電阻值，改變電阻r2的阻值就可獲得連續(xù)可調的輸出電壓，輸出電壓uo近似值等于uxx(1

30、+r2/r1)。（2）最高輸出電壓受穩(wěn)壓器最大輸入電壓及最小輸入輸出壓差的限制，該固定式三端集成穩(wěn)壓集成電路7805最大輸入電壓為35v，輸入輸出差要保持2v以上，因此該電路中由于穩(wěn)壓器的直流輸入電壓為+14v，所以該電路的輸出最大值為+12v。（3）實驗表明，在穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍內，其穩(wěn)壓精度可達0.03。4。2。2 搶答器電路參考電路如圖11、所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關s置于清除端時，rs觸發(fā)器的 端均為，個觸發(fā)器輸出置，使74ls148的 ，使之處于工作狀態(tài)。當開關s置于

31、開始時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時（如按下s5），74ls148的輸出 經rs鎖存后，1q=1, =1,74ls48處于工作狀態(tài)，qqq=101,經譯碼顯示為。此外，1，使74ls148 ，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74ls148的 此時由于仍為，使 ，所以74ls148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將開關重新置?quot;清除然后再進行下一輪搶答。74ls148為線線優(yōu)先編碼器，表11、1為其功能表。圖11、 數字搶答器電路表、74ls148的功能真值表423定時電路圖11、3 可預置時間

32、的定時電路 由節(jié)目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A置時間的電路選用十進制同步加減計數器74ls192進行設計，具體電路如圖11、3所示。4。2。4 報警電路由555定時器和三極管構成的報警電路如圖11、4所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（ri2r2）c，其輸出信號經三極管推動揚聲器。pr為控制信號，當pr為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖11、4 報警電路 555構成多諧振蕩器與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比較，它是利用電容器的充放電來代替外加觸發(fā)信號，所以，電容器上的電壓信號應該在兩個閾值之

33、間按指數規(guī)律轉換。充電回路是r1、r2和c1，此時相當輸入是低電平，輸出是高電平；當電容器充電達到2 vcc/3時，即輸入達到高電平時，電路的狀態(tài)發(fā)生翻轉，輸出為低電平，電容器開始放電。當電容器放電達到2vcc/3時，電路的狀態(tài)又開始翻轉。如此不斷循環(huán)。 多諧振蕩器的波形圖 4。2。5時序控制電路時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：主持人將控制開關撥到開始位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖 11、5 時序控制

34、電路根據上面的功能要求以及圖 11、2，設計的時序控制電路如圖 11、5所示。圖中，門g1 的作用是控制時鐘信號cp的放行與禁止，門g2的作用是控制74ls148的輸人使能端 。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關從清除位置撥到開始位置時，來自于圖11、2中的74ls279的輸出 1q=0，經g3反相， a1，則時鐘信號cp能夠加到74ls192的cpd時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為 1，門g2的輸出 =0，使 74ls148處于正常工作狀態(tài)，從而實現功能的要求。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，1q1，經 g3反相， a0，封鎖 cp信號，定時器處于

35、保持工作狀態(tài)；同時，門g2的輸出 =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現功能的要求。當定時時間到時，則定時到信號為0， =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時， 門g1處于關門狀態(tài)，封鎖 cp信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間，其工作原理請讀者自行分析。五、實驗儀器設備1. 數字實驗箱。2. 集成電路74ls148 1片，74ls279 1片，74ls48 3片，74ls192 2片，ne555 2片，74ls00 1片，74ls121 1片，固定三端穩(wěn)壓器7805 1塊。3. 電阻 510 2只，1k 9只，4.7k l只，5.1k l只，100k l只，10k 1只， 15k 1只， 68k l只。4. 電容 0.1uf 1只，10uf 2只，100uf 1只。5. 三極管 3dg12 1只。6. 其它：發(fā)光二極管2只，共陰極顯示器3只。六、產品的電磁兼容性設計造成設備性能降級或失效的電磁干擾必須具備三個要素，即有一個電磁騷擾源；有一臺對干擾敏感的設備；及有一條電磁干擾的傳播途徑。為解決設備的電磁兼容