數(shù)字電路課程設計——九路搶答器

1、數(shù)字電路課程設計報告書姓名： 班級： 學號： 時間： 論文題目反應測試器課程論文要 求1、測試選手的反應能力，可為不同人數(shù)，最多為9人，以9人為例，選手每人一個按鈕，分別用S0S8表示；2、設計一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關S，由主持人控制；3、 主持人說開始，選手開始搶答，反應測試器具有所鎖存功能和顯示功能，并將鎖存功能用LED數(shù)碼管顯示出來，直到主持人清零；4、當有人按下按鈕時，反應測試器有報警功能，喇叭發(fā)出響聲。設計過程1、 設計方案： 1.1、方案圖及其原理： 圖1、反應測試器方案圖工作原理為：如圖1所示為總體方框圖。接通電源后，主持人將開關撥到“清零”狀態(tài)，反應測試器處于禁止狀態(tài)，編號顯

2、示器滅燈；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”反應測試器工作。選手開始搶答，選手在搶答時，反應測試器做出優(yōu)先判斷是哪位選手，反應測試器具有編號鎖存和編號顯示的功能，即顯示出選手的號碼，每次選手搶答，報警電路都會發(fā)出響聲。當一輪測試之后，定時器停止、禁止二次測試。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。 1.3、電路圖及其原理： 圖2、反應測試器電路圖工作原理： 通過編碼二極管編成BCD碼，將高電平加到CD4511所對應的輸入端。從CD4511的引腳可以看出，引腳6、2、1、7分別為BCD碼的D、C、B、A位（D為高位，A為低位，即

3、D、C、B、A分別代表BCD碼8、4、2、1位）。 當電路上電，主持人按下復位鍵，選手就可以開始按鍵了。數(shù)碼管起初顯示為0，當選手1按下S1測試鍵，高、低電平通過編碼二極管加到CD4511集成芯片，此時CD4511輸入BCD碼為“0001”，數(shù)碼管顯示為1；當選手2按下S2測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0010”，數(shù)碼管顯示為2；當選手3按下S3測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0011”，數(shù)碼管顯示為3；當選手4按下S4測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0100”，數(shù)碼管顯示為4；當選手5按下S2測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0101”，數(shù)碼管顯示為5；當選手

4、6按下S6測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0110”，數(shù)碼管顯示為6；當選手7按下S7測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“0111”，數(shù)碼管顯示為7；當選手8按下S8測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“1000”，數(shù)碼管顯示為8；當選手9按下S9測試鍵，此時CD4511輸入BCD碼為“1001”，數(shù)碼管顯示為9；選手每按下一次按鍵，報警電路響一聲。2、電路分析：2.1、報警電路、555定時器引腳圖：圖3、555引腳圖555管腳：1腳接 地 GND 2腳為觸發(fā) 3腳為輸出 4腳復位 5腳控制電壓 6腳門限(閾值） 7腳放電 8腳接電源電壓Vcc 、搶答器報警電路原理圖： 圖 4、

5、搶答器報警電路原理圖 、報警電路原理：報警電路如圖所示。由555定時器和三極管構(gòu)成，其中555構(gòu)成多諧振蕩器，其輸出信號經(jīng)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。其中R1=R2=10K，揚聲器通過100uf的電容器接在555的3腳與地之間，4只二極管分別接CD4511的1、2、6、7引腳。任何搶答按鍵下，報警電路都能振蕩發(fā)出響聲。：報警電路圖： 圖5、反應測試器報警電路圖 2.2、CD4511： 、CD4511引腳圖： 圖6、CD4511引腳圖、CD4511引腳功能： BI:4腳是消隱輸入控制端，當BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)是什么樣的，七段數(shù)碼管

6、都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。當LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。 LT：3腳是測試控制端，當BT=1時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示，它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 A、b、c、d、e、f、g、為譯碼器輸出端，輸出為高電平1有效。 CD4511的里面有上拉電阻，可直接或者接一個電阻與七段數(shù)碼管接口。、CD4511的工作原理： 圖7、CD4511工作真值表 鎖存功能：譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成，傳輸門的導通或截

7、止由控制器LE的電平狀態(tài)。當LE為“0”電平導通，TG2截止；當LE為“1”電平時，TG1截止，TG2導通此時有鎖存作用 譯碼：CD4511譯碼用兩級或非門擔任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進行組合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)AD一起用或非門譯碼。 消隱：BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。2.3數(shù)碼管：此次試驗選用的是共陰極數(shù)碼管 圖8、數(shù)碼管原理圖數(shù)碼管管腳：1腳為g 2腳為f 3腳與電容相連接VCC4腳為a 5腳為b 6腳為e7腳為d 8腳接地 9腳為c2、 仿真結(jié)果： 利用仿真軟件proteus 對電路進行仿真。按照總體的電路圖，將

8、各個元件，芯片，電源等排好，用導線連接，開始仿真，首先按下復位鍵，進行測試，先按S1鍵，數(shù)碼管顯示1，蜂鳴器響，再按其他鍵，每按一次蜂鳴器響一下，數(shù)碼管不變。測試完，再按復位鍵，進行其他鍵測試，現(xiàn)象同第一次測的，這里給出S3鍵的結(jié)果如圖所示。 圖9、電路仿真圖5、軟硬件結(jié)合測試步驟和結(jié)果：焊接完畢后，在接通電源前，先用萬用表仔細檢查各管腳間是否有短路，虛焊、漏焊現(xiàn)象。檢查無誤后，先不要把各個集成塊插入芯片插座中，然后接通電源，用手觸摸橋碓,看看是否發(fā)熱,或者用萬用表測試其兩端的電壓是否在10V左右。如果發(fā)熱或者電壓為零則說明電路中有短路的現(xiàn)象，要立刻切斷電源，再做仔細的檢查，改正后再進行同樣的

9、測試，直到正常為止。再測試各個芯片的電壓是否正常，正常的話可以把各個集成塊芯片插入芯片插座中。以上檢查無誤后,再進行調(diào)試。首先按下復位鍵，用萬用表測試芯片的電平，看電路連接是否正確，如有問題，要切斷電源檢查。如果沒有的就再按下?lián)尨鸢粹oS1，數(shù)碼管的顯示數(shù)字是否為“1”。不是的話再仔細地檢查電路中的連接，再看看蜂鳴器是否響。是的話就依次按下S2、S3S9，按照相同的操作，進行檢查。經(jīng)檢查和改正，電路板正確，進行測試。首先給電路板VCC端接上8V的電壓，接地端接地，電路板顯示0，,按下復位鍵，再按下S1鍵，數(shù)碼管顯示1，且蜂鳴器響，再按其他鍵，每按一次，蜂鳴器響一次，且數(shù)碼管顯示的數(shù)字為1不變。按

10、下復位鍵，再按下S2鍵，數(shù)碼管顯示2，且蜂鳴器響，再按其他鍵，每按一次，蜂鳴器響一次，且數(shù)碼管顯示的數(shù)字為2不變。按復位鍵，再按下S3鍵，數(shù)碼管顯示3，且蜂鳴器響，再按其他鍵，每按一次，蜂鳴器響一次，且數(shù)碼管顯示的數(shù)字為3不變。其他的按鍵測試同上述過程。由硬件測得的結(jié)果可看出，硬件測試出的結(jié)果與軟件仿真出的結(jié)果相同。6、設計收獲和體會：通過這次的課程設計，我學會了很多，了解了很多，而且學會了很多課本上學不到的知識，鍛煉并提高了我的動手實踐能力和獨立思考能力，真的做到了學以致用。之前都是在課堂上聽老師講，這一次要親手去操作，去焊接電路板等，還是感覺很興奮。首先要理解題目要求，通過查閱書籍以及相關

11、的資料等，作為參考，設計出電路圖。在這個過程中，會發(fā)現(xiàn)有很多的問題，也充分的體現(xiàn)了自己學習的知識的不足，也使我感覺到只學課本上的知識是遠遠不夠的，還要理論和實踐相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)問題及時看書或者向老師同學請教，而且鞏固了以前所學的知識，對其有了更深一步的理解，在焊接電路板的過程中，一定要細心，注意不要漏焊、虛焊等，因為這是很重要的一步，因為接下來的實驗是否成功，焊接的電路板起著決定性的作用。在調(diào)試的過程中，我的電路板的555的芯片爆了，當時很疑惑，因為仿真的結(jié)果是正確的，然后我仔細檢查了一下電路板，原來是我把芯片的管腳焊錯了，所以細心真的很重要，因為馬虎就能導致結(jié)果出不來或是更嚴重的后果，如果出現(xiàn)了問題，一定要靜下心來，弄清楚到底是哪里出現(xiàn)了問題，而不是著急和煩躁，越是那樣越檢查不出錯誤在哪里。 總之，這一次的課程設計，我收獲頗多，對我來說很有意義。7、元器件清單 元件型號個數(shù)單價（元）芯片CD45111芯片55511二極管1N4148210.2三極管901410.2電阻10K80.12K10.1100K10.133070.1電容0.01uf10.50.1uf10.547uf10.5100uf10.5按鍵100.1數(shù)碼管11蜂鳴器11參考文獻：【1】 謝自美 主編電子線路設計實驗測試 華中科技大學出版社【2】閻石主編 數(shù)字電子技術 高等教育出版社