機(jī)電一體化畢業(yè)論文范文

1、湖南科技工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)課題： 實(shí)用八路電子搶答器 班 級(jí)： 09107 姓 名： 楊勇 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)電一化 教 研 室： 指導(dǎo)老師： 肖躍安 聯(lián)系電話： E-mail： 目 錄摘要（包括論文的概括性說(shuō)明及關(guān)鍵字）第1章 引言1.1 課題主要研究目的及意義1.2 課題主要研究的內(nèi)容第2章 八路搶答器電路的總體設(shè)計(jì) 2.1方案分析 2.2總體方案方框圖第3章 主要模塊電路的設(shè)計(jì)3.1 數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)3.1.1 數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)3.1.2 優(yōu)先編碼器74LS1483.1.3 74LS04集成反相器3.1.4 CD4511 顯示譯碼器3.1.5 LED數(shù)碼管顯示管3.

2、2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)3.3 計(jì)分電路的設(shè)計(jì)3.4 主控電路的設(shè)計(jì)3.5 電源電路的設(shè)計(jì)第4章 電路的安裝與調(diào)試4.1 數(shù)碼顯示電路的安裝與調(diào)試4.2報(bào)警電路的安裝與調(diào)試4.3 計(jì)分電路的安裝與調(diào)試4.4主控電路的安裝與調(diào)試4.5 電源電路的安裝與調(diào)試第5章 元件清單5.1 數(shù)碼顯示電路清單5.2 報(bào)警電路清單5.3 計(jì)分電路清單5.4 主控電路清單結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)實(shí)用八路電子搶答器摘 要：本文介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示八路搶答器的電路組成、設(shè)計(jì)思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過(guò)時(shí)間預(yù)設(shè)開(kāi)關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若

3、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無(wú)效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：搶答電路，定時(shí)電路，報(bào)警電路， 第1章 引言 伴隨著科技時(shí)代的前進(jìn)，電子產(chǎn)業(yè)在人們的生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，電子技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品的功能質(zhì)量也日臻完善。其中，搶答器被廣泛地應(yīng)用于企事業(yè)和商業(yè)部門，是為各種知識(shí)競(jìng)賽，文娛活動(dòng)提供公正，客觀和快速裁決的一種常用電子設(shè)備。在人們的娛樂(lè)生活中，電子搶答器是必不可少的設(shè)備之一。但是，傳統(tǒng)的搶答器一般準(zhǔn)確與可靠不高，而且產(chǎn)品體積大，安裝維修困難。數(shù)字電路是用數(shù)字信號(hào)完成數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的

4、電路。用它設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠集成度高，體積小。功耗低，而且電路的設(shè)計(jì)，維修，維護(hù)靈活方便。隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字邏輯電路的集成度越來(lái)越高。因此以74系列常用集成電路設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示八路搶答器，充分利用數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)，利用她來(lái)實(shí)現(xiàn)搶答功能，搶答限時(shí)，答題限時(shí)，記分功能，設(shè)定功能，語(yǔ)音報(bào)警等功能，可以使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，功能更加強(qiáng)大，可靠性更好，實(shí)用性更強(qiáng)，從而讓設(shè)計(jì)更加完善，具有十分廣闊的前景。 1.1課題主要研究目的及意義讓我們掌握時(shí)序邏輯電路與組合邏輯電路的區(qū)別及時(shí)時(shí)序邏輯電路的表示方法；能分析觸發(fā)器的邏輯功能；了解八路數(shù)字搶答器的基本原理，及其應(yīng)用的一些器件的工作運(yùn)行方式。 在電

5、視和學(xué)校中我們會(huì)經(jīng)常看到一些智力搶答的節(jié)目，如果要是讓搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會(huì)造成搶答的不公平，比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只有靠電子產(chǎn)品的高準(zhǔn)確性來(lái)保障搶答的公平性。1.2課題主要研究的內(nèi)容(1)了解八路電子搶答器的控制的時(shí)序邏輯電路。(2)了解八路電子搶答器的組成部分(3)了解電路中個(gè)器件的作用于與工作原理第2章 八路搶答器電路的總體設(shè)計(jì)2.1 方案分析制作搶答器可以用好多的方法，可以用單片機(jī)來(lái)完成，它的功能強(qiáng)大制作簡(jiǎn)單，并且外圍的元件也很少；也可以用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，

6、他的制作也是比較簡(jiǎn)單；還可以用我們學(xué)過(guò)的EDA技術(shù)來(lái)制作；最后也可以用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡(jiǎn)單，集成塊的價(jià)格也比較便宜且很容易購(gòu)買，與我們學(xué)完的數(shù)字電路聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)有重要意義，用了一些成型電路，如NE555標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。 方案一采用數(shù)字電路1、原理方框圖定時(shí)搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。圖1所示的定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開(kāi)關(guān)置

7、于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開(kāi)始”，同時(shí)將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清

8、零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢，主持人操作控制開(kāi)關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)1、原理方框圖方案二采用單片機(jī)此電路完成的功能如圖2所示，當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始的時(shí)候，按下開(kāi)始按鈕，此時(shí)電路進(jìn)入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應(yīng)的信息送往單片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示輸出電路中。此時(shí)有人第一按下相應(yīng)的搶答按鈕，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應(yīng)的號(hào)碼，并鎖存，同時(shí)禁止其他按鈕的輸入到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。方案三采用PLC1、原理方框圖此電路的功能如圖3所示，當(dāng)主持人打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，在設(shè)定時(shí)間TO 內(nèi)，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，指示燈LI亮，并且在8段數(shù)碼管

9、顯示器上顯示出搶答成功的組號(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無(wú)效;如果在時(shí)間TO內(nèi)，無(wú)人應(yīng)答，則驅(qū)動(dòng)音效電路發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題;在搶答成功后，主持人打開(kāi)限時(shí)開(kāi)關(guān)SW2，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，在設(shè)定的時(shí)間TI 內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間TI時(shí)，驅(qū)動(dòng)音效電路，指示燈L3亮，表示答題時(shí)間到。三、 方案選擇方案比較數(shù)字電路單片機(jī)PLC制作難度低一般一般實(shí)現(xiàn)難度一般低低價(jià)格低一般高電路原理簡(jiǎn)單一般一般設(shè)計(jì)難度簡(jiǎn)單高一般通過(guò)上面的方案比較，數(shù)字電路的制作方案比較容易實(shí)現(xiàn)，并且在原理方面也是比較簡(jiǎn)單，所以我選擇采用第一種方案來(lái)完成搶答器電路。2.2總體方案方框圖如圖1所示為總體方框

10、圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置;開(kāi)始狀態(tài)，宣布開(kāi)始搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開(kāi)始狀態(tài)開(kāi)關(guān)。 主體電路聲音報(bào)警電路主控制電路搶答按鈕主持人控制開(kāi)關(guān)電路譯碼電路譯碼顯示鎖存器優(yōu)先編碼電路 擴(kuò)展電路顯示電路圖1 設(shè)計(jì)框圖3.1 數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)3.1.1數(shù)碼顯示電路的設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手

11、按鍵的先后，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)先編碼器74148和DFF鎖存器可以完成上述功能，其電路組成如圖4所示。其工作原理是：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的 =0，顯示器滅燈；74148的選通輸入端 =0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人開(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)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端 7. 0輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)(如按下S5)，74LSl48的輸出=010， =0，經(jīng)RS鎖存器后

12、，CTR=l， =1，74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74l48的端為高電平，74LSl48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，74LSl48的為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LSl48仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。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，由主持人操作控制開(kāi)關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。3.1.2 優(yōu)先編碼器74LS148優(yōu)先編碼器克服了普通編碼器輸入信號(hào)相互排斥的問(wèn)題，它允許同時(shí)輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上編

13、碼信號(hào)。由于在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)已經(jīng)預(yù)先對(duì)所有編碼信號(hào)按優(yōu)先順序進(jìn)行了排隊(duì)，設(shè)置了優(yōu)先級(jí)別，所以當(dāng)輸入端有多個(gè)編碼請(qǐng)求時(shí)，編碼器只對(duì)其中優(yōu)先級(jí)別最高的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，而不考慮其他優(yōu)先級(jí)別比較低的輸入信號(hào)。常用的優(yōu)先編碼集成器件有74LSl47、74LSl48等。圖3-1給出了3位二進(jìn)制優(yōu)先編碼器74LSl48的邏輯符號(hào)圖、引腳排列圖。由于它有8個(gè)編碼信號(hào)輸入端,3個(gè)二進(jìn)制代碼輸出端，為此又把它叫做8線3線優(yōu)先編碼器。74LS148的功能見(jiàn)表2-2。a)邏輯符號(hào) b)引腳圖圖3-1 優(yōu)先編碼器74LS148表中H表示高電平，L表示低電平，表示任意電平。根據(jù)74LSl48的功能表對(duì)其邏輯功能說(shuō)明如

14、下。為8個(gè)編碼輸入端，低電平有效。優(yōu)先級(jí)別最高，優(yōu)先級(jí)別依次降低，優(yōu)先級(jí)別最低。例如，在編碼器工作時(shí)，若即有編碼請(qǐng)求，無(wú)編碼請(qǐng)求，編碼器只對(duì)的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，對(duì)應(yīng)的輸出代碼為。為3個(gè)二進(jìn)制代碼輸出端，低電平有效。3位二進(jìn)制代碼從高位到低位的排列為，且輸出代碼為二進(jìn)制碼的反碼。表3-2 74LS148的功能表輸 入輸 出HHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLLLLLLHLLHLLHLHLLHHLHLLHLLHHHLHHLHLLHHHHHLLLHLLHHHHHHLHLHLLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH為選通輸入端，低電平有效。當(dāng)時(shí)，禁止編碼器工作。此時(shí)，不管編碼輸入端有

15、無(wú)編碼請(qǐng)求，輸出，此時(shí)，。當(dāng)時(shí)，允許編碼器工作。當(dāng)所有的編碼輸入端無(wú)編碼請(qǐng)求時(shí)，輸出，此時(shí)，。當(dāng)編碼輸入端有編碼請(qǐng)求時(shí)，編碼器按優(yōu)先級(jí)別為優(yōu)先權(quán)高的輸入信號(hào)編碼，輸出為與被輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼，此時(shí)，。為選通輸出端，為擴(kuò)展輸出端，用于擴(kuò)展編碼功能。74LSl48的功能表中出現(xiàn)的三種情況，可以用和的不同狀態(tài)加以區(qū)分。 3.1. 74LS04集成反相器74s04是一種芯片作用是將優(yōu)先編碼器74s148輸出的二進(jìn)制反碼為二進(jìn)制碼3.1.4 CD4511 顯示譯碼器CC4511為CMOS集成七段顯示譯碼器，具有鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)功能。其引腳名稱如圖2-9所示，為燈測(cè)試端，為燈熄滅端，為鎖存使能端。七段

16、顯示譯碼器CC4511的真值表見(jiàn)表3-1-4。當(dāng)(低電平有效)時(shí)，所有字段發(fā)光，實(shí)現(xiàn)燈測(cè)試功能；當(dāng)， (低電平有效)時(shí)，所有字段熄滅，實(shí)現(xiàn)消隱功能；當(dāng)和均為高電平時(shí)，CC4511實(shí)現(xiàn)BCD譯碼顯示功能，此時(shí)，鎖存使能端LE信號(hào)決定譯碼顯示內(nèi)容；當(dāng)LE=0時(shí)，顯示該時(shí)刻輸入的BCD碼相對(duì)應(yīng)的字符，但只能顯示字符“0”“9”；當(dāng)LE=l時(shí)，顯示LE上跳時(shí)鎖存入CC4511內(nèi)部鎖存器的BCD碼字符。圖2-9 CC4511邏輯符號(hào)及引腳圖表3-1-4 CC4511的真值表輸 入輸 出顯示LEDCBAabcdefg011000011111100011000101100001011001011011012

17、011001111110013011010001100114011010110110115011011000111116011011111100007011100011111118011100111100119011111118010000000空白111其它輸出見(jiàn)3.1.5 LED數(shù)碼管顯示管 LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和

18、超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)數(shù)碼管（見(jiàn)下圖2-8），發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。共陽(yáng)級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 共陰級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)(a)共陽(yáng)級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) (b) 共陰級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖2-8 半導(dǎo)體數(shù)碼管顯示原理公共端公共端公共端公共端共陽(yáng)級(jí)七段

19、數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 共陰級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 共陰級(jí)七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 3.2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)采用555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖6所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，當(dāng)PR為低電平的時(shí)候，電路停振。 圖3-2 八路智力搶答器報(bào)警模塊電路原理圖3.3 計(jì)分電路的設(shè)計(jì)與門G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。圖的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從清除位置撥到開(kāi)始位置時(shí)，來(lái)自于圖2中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經(jīng)G3反相，輸出為1，則NE555產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CP

20、能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，CTR1，經(jīng)G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則定時(shí)到信號(hào)為0，/ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖時(shí)鐘CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，此次搶答結(jié)束圖3-3 八路智力搶答器計(jì)分模塊電路原理圖3.4 主控電路的設(shè)計(jì)搶答控制模塊是搶答器的核心模

21、塊，搶答控制主電路是屬數(shù)字電路中繼組合邏輯電路后的另一類電路時(shí)序邏輯電路。該電路是由觸發(fā)器的應(yīng)用構(gòu)成的時(shí)序邏輯電路，觸發(fā)器是具有記憶功能，是能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制碼的邏輯電路。八路智力搶答器主控模塊電路整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖3-4。為了便于分析工作原理，將其中與其他模塊有聯(lián)系的接口先去掉，簡(jiǎn)化后如圖下所示。IC1IC3IC2圖3-4當(dāng)74LS373的D1D8為高電平，Q1Q8也是高電平時(shí)，各LED指示燈不亮。當(dāng)某參賽者按下自己的按鍵(例如按下S1)時(shí)，則D1=0，Q1=0，三極管VTl導(dǎo)通，LED1亮，表示第一路搶答成功。同時(shí)，在Q1=0時(shí)，與非門IC2的輸出為l，此時(shí)IC3輸出0電平到74LS373的G

22、端，使電路進(jìn)入保持狀態(tài)，其他各路的搶答不再生效。因此，該電路不會(huì)出現(xiàn)兩人同時(shí)獲得搶答優(yōu)先權(quán)。當(dāng)裁判確認(rèn)搶答者后，按下復(fù)位按鈕(S9)，IC3輸出高電平，因S1S8無(wú)鍵按下，D1D8均為高電平，Q1Q8也都為高電平，電路恢復(fù)初始狀態(tài)，LED熄滅，準(zhǔn)備接受下一次搶答。IC2的輸出端還可接計(jì)時(shí)電路。3.5 電源電路的設(shè)計(jì)本電源電路是單向橋式整流電路，該電路的基本組成是由變壓器.整流二極管及負(fù)載電阻組成。原理圖如下圖當(dāng)變壓器二次側(cè)電壓U2為正半周時(shí)，變壓器二次側(cè)繞組的電動(dòng)勢(shì)為上正下負(fù)，此時(shí)整流二極管V1，V2反偏截止，電流自上而下流過(guò)負(fù)載電阻R1，R1兩端電壓為UR1.當(dāng)變壓器二次側(cè)電壓U2為正半周時(shí)

23、，變壓器二次側(cè)繞組的電動(dòng)勢(shì)為上負(fù)下正，此時(shí)整流二極管V1，V3反偏截止，整流二極管V2，V4正偏導(dǎo)，電流自上而下流過(guò)負(fù)載電阻R1，R1兩端電壓為UR1.配套 電阻元件及材料如下圖名稱規(guī)格代號(hào)名稱規(guī)格V1整流二極管1N4001帶插頭電源線V2整流二極管1N4001萬(wàn)能電路板V3整流二極管1N4001直徑0.8mmd鍍錫銅絲V4整流二極管1N4001焊料.助焊劑R1碳膜電阻器一千歐緊固件M4*15 4套T電源變壓器AC220V/7.5*2絕緣膠布第4章 電路的安裝與調(diào)試4.1 數(shù)碼顯示電路的安裝與調(diào)試。(一)整機(jī)裝配將檢驗(yàn)合格的元器件按圖1-27所示布線安裝在萬(wàn)能電路板上。電路裝配應(yīng)重點(diǎn)注意以下問(wèn)

24、題。(1) 連線盡量短，整體接地要好。(2)焊接用的烙鐵最好不大于25W，使用中性焊劑，如松香酒精溶液，不可使用焊油。(3)電路板焊接完畢后，不得浸泡在有機(jī)溶液中清洗，只能用酒精擦去外引線上的助焊劑和污垢。(二)電路調(diào)試將檢驗(yàn)合格的元器件按圖2-12所示的實(shí)驗(yàn)電路安裝在萬(wàn)用電路板或者印制板上。調(diào)試步驟如下。仔細(xì)檢查、核對(duì)電路與元器件，確認(rèn)無(wú)誤后加入規(guī)定的+5V直流電壓；通電后，雖然編碼器輸出，由于此時(shí)，經(jīng)反相后為低電平，即，CC45ll具有滅零功能，所以此時(shí)數(shù)碼管無(wú)顯示；由于顯示模塊上沒(méi)有安裝按鈕開(kāi)關(guān)，因此調(diào)試時(shí)，可以用鑷子或金屬導(dǎo)線將相應(yīng)輸入端對(duì)地短接來(lái)取代按鈕開(kāi)關(guān)，當(dāng)短接其中的一個(gè)或幾個(gè)輸

25、入端時(shí)，則數(shù)碼管將按編碼器的優(yōu)先級(jí)別顯示相應(yīng)的數(shù)字。例如，同時(shí)短接1、5、8號(hào)輸入端時(shí)，則數(shù)碼管將顯示數(shù)字“7”。(三)故障分析與排除當(dāng)電路不能完成預(yù)期的邏輯功能時(shí)，就稱電路有故障，產(chǎn)生故障的原因大致可以歸納以下四個(gè)方面：操作不當(dāng)(如布線錯(cuò)誤等)、設(shè)計(jì)不當(dāng)、元器件使用不當(dāng)或功能不正常，以及儀器(主要指數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱)出現(xiàn)故障。在檢查所有元器件(編碼器、譯碼器、數(shù)碼管等)都完好的情況下，將元器件焊接在電路板上，驗(yàn)證其功能，若電路不能正常工作，則需要檢查故障，通常有以下幾種故障：l 通電后，按下邏輯電平開(kāi)關(guān)，數(shù)碼管沒(méi)有任何顯示；l 通電后，按下邏輯電平開(kāi)關(guān)，數(shù)碼管的顯示不對(duì)；l 通電后，按下邏輯電

26、平開(kāi)關(guān)，數(shù)碼管的顯示不穩(wěn)定。其他故障現(xiàn)象這里就不一一列舉了。一般從以下幾點(diǎn)查找電路故障的原因(由于前提是元器件都是好的，那么電路肯定有問(wèn)題)：(1)查電源：可能是電源和地的原因，電源和地一定不能短路，并且檢查電源是否為標(biāo)準(zhǔn)的+5V，每個(gè)芯片的電源是否接上，各個(gè)接地點(diǎn)是否可靠接地。(2)查JT9：若電源沒(méi)有問(wèn)題，查看JT9中各輸入腳未對(duì)地短接時(shí)，應(yīng)該輸入TTL高電平l，各輸入腳對(duì)地短接時(shí)應(yīng)該輸入TTL低電平“0”，倘若不是，則電阻R0R7接錯(cuò)。(3)查74LSl48：前步無(wú)誤后，逐個(gè)對(duì)地短接輸入腳，查看編碼器的輸出是否正確。比如短接1號(hào)引腳 ，則應(yīng)只有74LSl48的輸入端只有為低電平，應(yīng)該為高

27、電平，輸出應(yīng)該均為高電平，倘若不符合真值表，則查看芯片的連接是否有誤，焊接是否合格，或者用一個(gè)好的74LSl48來(lái)替代等方法確定故障點(diǎn)。(4)查反相器IC2：前面檢查無(wú)誤后，改變對(duì)應(yīng)74LSl48的輸出端的電平來(lái)查看反相器能否正常反相工作。(5)查CC451l：用改變反相器的輸入，送給CC4511，查看數(shù)碼管的顯示是否正確。倘若不正確，依據(jù)CC4511的真值表查看CC4511，并且是否與數(shù)碼管正確連接。(6)查焊接故障：包括電路虛焊、錯(cuò)焊、漏焊等。虛焊：虛焊表現(xiàn)為焊點(diǎn)質(zhì)量非常差，是所有故障中最難查找的，表現(xiàn)為電路有時(shí)正常，有時(shí)不正常，這個(gè)時(shí)候需要用電烙鐵逐個(gè)修補(bǔ)那些焊得不好的焊點(diǎn)。錯(cuò)焊：錯(cuò)焊包

28、括電路短路、斷路以及焊接錯(cuò)誤等，通常電路表現(xiàn)為不正常工作，可以依據(jù)電路圖逐步找到故障點(diǎn)。漏焊：這時(shí)電路也表現(xiàn)為不正常工作，可以依據(jù)電路圖查看哪條線路漏焊，補(bǔ)焊即可?？傊?，檢查故障需要依據(jù)電路工作原理一步一步發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，耐心細(xì)致地找到問(wèn)題癥結(jié)所在。需要強(qiáng)調(diào)的是，經(jīng)驗(yàn)對(duì)于故障檢查是大有幫助的，但只要充分掌握基本理論和原理，就不難用邏輯思維的方法較好地判斷和排除故障。4.2報(bào)警電路的安裝與調(diào)試（一）.電路裝配步驟電路裝配遵循“先低后高、先內(nèi)后外”的原則，參照?qǐng)D4-14的布線將檢測(cè)好的元器件焊裝到萬(wàn)能電路板上。2.電路裝配工藝要求(1)無(wú)錯(cuò)焊、漏焊、虛焊。(2)元器件(零部件)距印制板高度H為01

29、mm。(3)元器件(零部件)引腳保留長(zhǎng)度為O.51.5mm。(4)元器件面元器件(零部件)高度平整、一致。(二)電路調(diào)試(1)仔細(xì)檢查、核對(duì)電路與元器件是否無(wú)誤。(2)用鑷子或金屬導(dǎo)線將JT10的1腳對(duì)地短接或接觸一下，揚(yáng)聲器應(yīng)發(fā)出警報(bào)聲。然后將JT10與搶答主控模塊相連，啟動(dòng)任何一組搶答揚(yáng)聲器應(yīng)發(fā)出警報(bào)聲。(3) IC2用KD9561，是四音模擬聲集成電路。IC2的外圍元件只有一只振蕩電阻R3，取值可在180510K范圍內(nèi)，R3阻值越小，報(bào)警節(jié)奏就越快，反之則慢。(4)B可采用0.8W、8的電動(dòng)揚(yáng)聲器,亦可用壓電陶瓷代用,但必須加裝助聲腔,盡管如此,其音量還是要小得多。(三)故障分析與排除1

30、.故障現(xiàn)象及原因本電路常見(jiàn)故障現(xiàn)象有接通電源即報(bào)警或開(kāi)啟電源后不能報(bào)警等。接通電源即報(bào)警的常見(jiàn)主要原因有(1) JT10的1腳(報(bào)警輸入)對(duì)地有短路；(2) 555集成定時(shí)器損壞；(3) 三極管VT1或VT2的C-E結(jié)擊穿等。開(kāi)啟電源后不能報(bào)警的常見(jiàn)主要原因有(1) JT10的2腳(報(bào)警復(fù)位)對(duì)Vcc有短路；(2) 555集成定時(shí)器損壞；(3) 語(yǔ)音芯片KD956l損壞；(4) 三極管VT3、VT4損壞等。2.故障檢修技巧本電路可采用對(duì)分法進(jìn)行分析。所謂對(duì)分法，即對(duì)于有故障的多級(jí)電路，為了減少調(diào)測(cè)工作量，可先把可疑的范圍分作兩區(qū)，先通過(guò)檢測(cè)，判定前后兩個(gè)部分究竟哪一部分有故障，然后再對(duì)有故障部

31、分繼續(xù)進(jìn)行對(duì)分檢測(cè)，直到找到故障點(diǎn)為止。采用555集成定時(shí)器的報(bào)警器可分為兩部分，如圖4-17所示。圖4-13電路中左邊部分為前級(jí)電路(觸發(fā)控制、延時(shí)電路)，由555集成定時(shí)器及外圍電路組成，IC1的3腳是關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)；圖4-13所示電路的右邊部分為后級(jí)電路(報(bào)警發(fā)聲電路)。圖4-17 報(bào)警器方框圖例如，故障現(xiàn)象為接通電源即報(bào)警，用邏輯測(cè)試筆(或萬(wàn)用電表)檢測(cè)IC1的腳狀態(tài)，若為高電平，則為前級(jí)電路故障，即555集成定時(shí)器及外圍元件損壞，通過(guò)進(jìn)一步檢測(cè)可盡快找出故障元件；若檢測(cè)IC1的3腳狀態(tài)為低電平，則可判斷故障后級(jí)電路，這時(shí)因接通電源即報(bào)警，說(shuō)明語(yǔ)音報(bào)警芯片IC2正常，顯然，故障原因是三極管

32、VT1或VT2的C E結(jié)擊穿，使接通電源后，IC2的VSS端相當(dāng)于接地，即通電后報(bào)警發(fā)聲電路就開(kāi)始工作。同樣，若故障現(xiàn)象為開(kāi)啟電源后不能報(bào)警，將報(bào)警輸入端(JT10的1腳)對(duì)地短路的同時(shí)檢測(cè)IC1的3腳狀態(tài)，若為低電平說(shuō)明前級(jí)部分電路異常，應(yīng)檢查前級(jí)電路即555集成定時(shí)器電路及其外圍元件，否則應(yīng)檢查后級(jí)電路，即檢查IC2和三極管VT1VT4是否正常。4.3 計(jì)分電路的安裝與調(diào)試(一)整機(jī)裝配將檢驗(yàn)合格的元器件安電路圖安裝在電路板上。電路裝配工藝要求可參考任務(wù)一節(jié)關(guān)內(nèi)容。1.電路板裝配步驟電路裝配遵循“先低后高、先內(nèi)后外”的原則，先安裝R1、R2、R3等電阻以及二極管VD1、C2、C3，后安裝發(fā)

33、光二極管LED1、C1，再安裝集成電路IC座，最后安裝數(shù)碼管。2.電路裝配工藝要求(1)將電路所有元器件(零部件)正確裝入印制板相應(yīng)位置上，采用單面焊接方法，無(wú)錯(cuò)焊、漏焊、虛焊；(2)元器件(零部件)距印制板高度H為Ol mm；(3)元器件(零部件)引腳保留長(zhǎng)度為0.51.5 mm；(4)元器件面相應(yīng)元器件(零部件)高度平整、一致。(二)電路調(diào)試(1)仔細(xì)檢查、核對(duì)電路與元器件，調(diào)試時(shí)一定要小心，通電前觀察電路板有無(wú)明顯的故障處。例如，元器件的短路、損壞以及脫落，導(dǎo)線有無(wú)搭橋、斷路等明顯故障。確認(rèn)無(wú)誤后加入規(guī)定的+5V直流電壓。通電后，觀察電路有無(wú)異?，F(xiàn)象，如冒煙、發(fā)熱現(xiàn)象，一旦有異常，應(yīng)馬上

34、關(guān)閉電源。(2)將計(jì)數(shù)允許端TE接地，使計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)；(3)在加1端和減1端分別加入1Hz的計(jì)數(shù)脈沖，觀察計(jì)數(shù)器應(yīng)能正常計(jì)數(shù)并能向高位進(jìn)位或借位；如果能正常計(jì)數(shù)并能向高位進(jìn)位或借位說(shuō)明本模塊調(diào)試成功。(三)故障分析與排除很多電子初學(xué)者在電路出現(xiàn)故障時(shí)手足無(wú)措，忙得一頭大汗，翻來(lái)覆去找不到問(wèn)題所在，甚至越修越壞。出現(xiàn)故障時(shí)不要著急，準(zhǔn)備必要的測(cè)量?jī)x器、電路原理圖以及電路中使用的集成電路芯片引腳圖和功能表，接著根據(jù)手上的資源找出故障所在。在了解電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，就可以用單元電路模塊化和功能塊流程圖分析整個(gè)電路包含有幾個(gè)單元電路，進(jìn)而分析故障出在哪一個(gè)或哪幾個(gè)單元電路之中。這樣，就有可能縮小

35、搜索范圍，找出故障所在功能和電路，迅速地查出故障位置。對(duì)于本計(jì)分模塊故障來(lái)說(shuō)，可將該電路分為計(jì)數(shù)譯碼和顯示電路二部分。出現(xiàn)什么故障就查哪一部分電路。例如，如果出現(xiàn)數(shù)碼管沒(méi)有顯示，那么可先查譯碼顯示電路，測(cè)試有無(wú)七段碼數(shù)據(jù)輸出；如無(wú)問(wèn)題則查計(jì)數(shù)電路，檢查計(jì)數(shù)器CC40110有無(wú)輸入脈沖，計(jì)數(shù)允許端TE信號(hào)是否為低電平等直到把故障查出來(lái)為止。4.4主控電路的安裝與調(diào)試(一)整機(jī)裝配將檢驗(yàn)合格的元器件按圖3-17所示安裝在電路板上。電路裝配工藝可參考任務(wù)1有關(guān)內(nèi)容。1.電路板裝配步驟電路裝配遵循“先低后高、先內(nèi)后外”的原則，先安裝電阻，后安裝按鈕、集成電路IC座。2.電路裝配工藝要求(1)將電路所有

36、元器件(零部件)正確裝入到印制板相應(yīng)位置上，采用單面焊接方法，要求無(wú)錯(cuò)焊、漏焊、虛焊。(2)元器件(零部件)距印制板高度H為O1 mm。(3)元器件(零部件)引腳保留長(zhǎng)度為O.51.5 mm。(4)元器件面相應(yīng)元器件(零部件)高度平整、一致。(二)電路調(diào)試1.仔細(xì)檢查、核對(duì)電路與元器件，確認(rèn)無(wú)誤后加入規(guī)定的+5V直流電壓。2.搶答功能測(cè)試：由于本模塊上沒(méi)有安裝搶答按鈕開(kāi)關(guān)SlS8，因此調(diào)試時(shí)，可以用鑷子或金屬導(dǎo)線將相應(yīng)輸入端對(duì)地短接來(lái)取代按鈕開(kāi)關(guān)，當(dāng)短接其中的一個(gè)輸入端時(shí)，相應(yīng)的LED指示燈發(fā)光，去掉短接線，該LED繼續(xù)發(fā)光。這時(shí)短接其他輸入端時(shí)，其他LED應(yīng)該不亮，也不影響已經(jīng)發(fā)光的LED。

37、這表明搶答功能正常。3.清零功能測(cè)試：按下按鈕開(kāi)關(guān)S9，八個(gè)LED應(yīng)該全滅。(三)故障分析與排除只有熟悉電路原理及集成電路功能，才能正確快速地找到故障點(diǎn)。若有故障，不要心急，先準(zhǔn)備電路原理圖及集成電路功能表，再準(zhǔn)備好邏輯測(cè)試筆、萬(wàn)用表、電烙鐵等工具。依照電路原理圖和集成電路功能表，檢查輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系是否正常。下面以搶答后，數(shù)碼管有顯示但不能保持為例，進(jìn)行故障分析。首先分析，數(shù)碼管能顯示，說(shuō)明數(shù)碼顯示部分沒(méi)問(wèn)題，觸發(fā)器有輸出；輸出有變化說(shuō)明按鈕開(kāi)關(guān)沒(méi)問(wèn)題；觸發(fā)器不能鎖存說(shuō)明鎖存信號(hào)存在問(wèn)題，下面就應(yīng)當(dāng)檢查74LS30和74LS04組成的反饋搶答信號(hào)部分是否正常。4.5 電源電路的安裝與

38、調(diào)試電源變壓器用螺釘緊固在萬(wàn)能電路板的元件面，一次側(cè)繞組的引出線外向，二次側(cè)繞的引出線向內(nèi)，萬(wàn)能電路板的另外兩個(gè)也固定兩個(gè)螺釘，緊固件的螺母均安裝在焊接面。電源線從萬(wàn)能電路板焊接面穿過(guò)孔Q后，在元件面打結(jié)，再與變壓器一次側(cè)繞組引出線焊接并完成絕緣恢復(fù)，變壓二次側(cè)繞組引出線插入安裝孔后焊接。 （2）自檢對(duì)已完成裝配，焊接的工件仔細(xì)檢查，重點(diǎn)是裝配的準(zhǔn)確性，包括元件位置，電源變壓的一次側(cè)，二次側(cè)繞組接線及絕緣恢復(fù)等；焊點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)無(wú)虛，假，漏焊，漏接，搭焊，孔隙，毛刺等；沒(méi)有其他影響安全性指標(biāo)的缺陷；做好元件整形。最后用萬(wàn)能表分別測(cè)量單向半波整流電路，單向全整流電路和單向橋式整流電路輸入，輸出電壓是否

39、合格。第5章 元件清單5.1 數(shù)碼顯示電路清單數(shù)碼顯示器制作電路中元器件的參數(shù)及功能見(jiàn)表5-1。表5-1 數(shù)碼顯示器制作電路中元器件的參數(shù)及功能序號(hào)元器件代號(hào)元器件名稱型號(hào)及參數(shù)功能備注1IC1優(yōu)先編碼器74LS148編碼2IC2六非門74LS04二進(jìn)制碼取反3IC3顯示譯碼器CC4511譯碼4LEDLED數(shù)碼管CL-5161AS數(shù)字顯示共陰極數(shù)碼管5R0R7電阻10K-1/4W限流6R8R14電阻510-1/4W限流7JT10插座10P信號(hào)連接5.2 報(bào)警電路清單采用555集成定時(shí)器構(gòu)成的八路智力搶答器搶答報(bào)警模塊電路元器件參數(shù)及功能見(jiàn)表5-2。表5-2 采用555集成定時(shí)器構(gòu)成的八路智力搶

40、答器搶答報(bào)警模塊電路元器件參數(shù)及功能表序號(hào)元器件代號(hào)名稱型號(hào)及參數(shù)功能1R1 R2碳膜電阻器1/8-4.7K報(bào)警啟動(dòng)控制，低電平觸發(fā)電路2R3碳膜電阻器1/8-47K3R4碳膜電阻器1/8-1M與C2共同完成延時(shí)、定時(shí)4R5碳膜電阻器1/8-4.7K限流5R6碳膜電阻器1/8-150K改變音頻振蕩頻率6R7碳膜電阻器1/8-1K限流7C1電容器0.1F/63V報(bào)警啟動(dòng)控制，低電平觸發(fā)電路8C2電容器100F/10V與R4共同完成延時(shí)、定時(shí)9C3電容器0.01F/63V濾波，提高電路穩(wěn)定性10VT1、VT2三極管S9013電子開(kāi)關(guān)11VT3三極管S9013放大12VT4三極管3AX81放大13I

41、C1集成定時(shí)器NE555與外圍元件單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器14IC2報(bào)警芯片KD9561產(chǎn)生語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)15B揚(yáng)聲器0.5W 8輸出報(bào)警信號(hào)16JT10插座4P信號(hào)連接5.3 計(jì)分電路清單計(jì)分模塊元器件參數(shù)及功能見(jiàn)表5-3。表5-3 計(jì)分模塊元器件參數(shù)及功能序號(hào)元器件代號(hào)名 稱型號(hào)及參數(shù)功能1R1、R2、R3碳膜電阻1/8W-300限流，保護(hù)數(shù)碼管2R4碳膜電阻1/8W-10 K清零下拉電阻3R5、R6碳膜電阻1/8W-10 K加減計(jì)數(shù)輸入下拉電阻4R7碳膜電阻1/8W-100限流，保護(hù)LED45IC3、IC4、IC5計(jì)數(shù)譯碼器CC40110計(jì)數(shù)，譯碼，鎖存，驅(qū)動(dòng)6LED1LED3數(shù)碼管ULS-5101A

42、S數(shù)據(jù)顯示7LED4發(fā)光二極管3紅高亮搶答成功提示8S1按鈕開(kāi)關(guān)6.36.3參賽選手搶答按鈕9JT01插座7P信號(hào)連接5.4 主控電路清單搶答器電路元器件參數(shù)及功能見(jiàn)表5-4。表5-4 電路元器件參數(shù)及功能表序號(hào)元器件代號(hào)名 稱型號(hào)及參數(shù)功 能1IC1八D鎖存器74LS373鎖存搶答信號(hào)2IC28輸入與非門74LS30反饋搶答信號(hào)3IC3反相器74LS04變換電平4R1R8碳膜電阻器1/8W-1K限流保護(hù)，避免電源短路5R9R16碳膜電阻器1/8W-1K限流保護(hù)，避免電源短路6R17R24碳膜電阻器1/8W-510限流保護(hù)三極管7R25碳膜電阻器1/8W-10k限流保護(hù)LED8S1S8按鈕開(kāi)關(guān)6.36.3搶答開(kāi)關(guān)，本模塊不安裝，它們是通過(guò)連線安裝到各參賽席的模塊上(見(jiàn)任務(wù)5)9S9按鈕開(kāi)關(guān)6.36.3主持人復(fù)位開(kāi)關(guān)10S10、S11按鈕開(kāi)關(guān)6.36.3主持人計(jì)分開(kāi)關(guān)11LED1LED8發(fā)光二極管5紅色顯示搶答者號(hào)碼12VT1VT8三極管9012驅(qū)動(dòng)LED13JT01JT08插座7P信號(hào)連接14JT09插座10P信號(hào)連接15JT10插座4P信號(hào)連接結(jié) 束 語(yǔ)本文詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方案，功能及在設(shè)計(jì)過(guò)程中所做的改進(jìn)。這種搶答器主要是基于74系列集成芯片，成本較低，且基本能夠使用于學(xué)校的一些活動(dòng)中。通過(guò)這次設(shè)計(jì)系統(tǒng)讓我對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步的鞏固與提高在設(shè)計(jì)過(guò)程中所做