電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告min

前言本課程設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)一個(gè)六人搶答器電路。此搶答器需要滿足在搶答過程中的實(shí)際功能。首先我們必須了解一下在一般比賽中的搶答規(guī)則。在主持說開始搶答后（題目已公布），選手開始搶答，第一名搶答的選手有效，其余的在搶答無效，在回答對(duì)問題后給于相應(yīng)的加分。如在規(guī)定的時(shí)間后沒有人搶答，則需要說搶答超時(shí)，即在搶答無效。若主持人沒有說搶答開始，就開始搶答則屬于犯規(guī)行為，搶答無效，并且一般還要給于提醒或扣分處罰。所以我們將電路的功能設(shè)計(jì)如下：在主持人說開始搶答后，即主持人打開搶答開關(guān)后，如果有選手按鍵，則顯示選手號(hào)碼，并且鎖存，當(dāng)然要保證，在此之后其他選手再次按鍵搶答器則不再顯示選手號(hào)碼，即在第一名選手按鍵后的其他選手再按鍵無效。若在主持人說開始搶答后在一定的時(shí)間內(nèi)沒有人按鍵搶答則要有報(bào)警，以示時(shí)間超時(shí)，此時(shí)主持人可以將搶答機(jī)會(huì)交給現(xiàn)場(chǎng)的其他觀眾。而在主持人沒有說搶答開始，有人按鍵則電路報(bào)警，同時(shí)顯示犯規(guī)選手的號(hào)碼。當(dāng)主持人將開關(guān)由開始搶答打到關(guān)閉搶答時(shí)，要將電路復(fù)位。在本次課程設(shè)計(jì)中要求如下：1、有多路搶答，搶答臺(tái)數(shù)為6。2、具有搶答開始后20秒倒計(jì)時(shí)，20秒倒計(jì)時(shí)后無人搶答顯示超時(shí)，并報(bào)警。3、能顯示超前搶答臺(tái)號(hào)并顯示犯規(guī)報(bào)警。4、系統(tǒng)復(fù)位后進(jìn)入搶答狀態(tài)，當(dāng)有一路搶答按鍵按下，該路搶答信號(hào)將其余各路搶答信號(hào)封鎖，同時(shí)鈴聲想起，直至該路按鍵松開，顯示牌顯示該路搶答臺(tái)號(hào)在了解搶答器電路要完成的功能之后，我通過翻閱《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)》、《常用集成電路簡(jiǎn)明速查手冊(cè)》和《電工電子實(shí)驗(yàn)教程》等書，以及到各大學(xué)科網(wǎng)站翻閱資料。最后決定用數(shù)字電子技術(shù)的有關(guān)知識(shí)來完成這個(gè)電路的設(shè)計(jì)。其電路主要包括如下幾部分：1、輸入搶答鎖定電路、搶答者序號(hào)編碼、譯碼電路和顯示電路；2、定時(shí)電路、聲光報(bào)警電路。3、控制邏輯電路、起動(dòng)、復(fù)位電路4、犯規(guī)電路、倒計(jì)時(shí)最后3秒報(bào)警電路等通過課本中的知識(shí)及翻閱資料可知，搶答鎖存電路要用到芯片74LS279（RS觸發(fā)器），搶答者序號(hào)編碼要用到74LS148（8-3優(yōu)先編碼器），譯碼電路要用到74LS48（BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器），而顯示電路要用到共陰極八段數(shù)碼管，計(jì)時(shí)電路要用到74LS192（同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器），聲光報(bào)警電路要用到555定時(shí)器……當(dāng)然要用到一些電阻和電容要通過計(jì)算獲得。利用以上芯片在完成各單元主要功能之后，將電路系統(tǒng)的連接起來，來完成電路的整體功能。當(dāng)然每一部分電路可以分單獨(dú)完成自己的功能，但不代表當(dāng)將它們連接起來后就能完成總體功能，需要將其調(diào)試。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"?第一章系統(tǒng)的概述4\o"CurrentDocument"?第二章單元電路的設(shè)計(jì)與分析61、搶答鎖存電路單元62、定時(shí)控制單元9\o"CurrentDocument"3、秒脈沖電路單元104、犯規(guī)或時(shí)間到報(bào)警電路單元12\o"CurrentDocument"5、復(fù)位電路13\o"CurrentDocument"?第三章電路的安裝與調(diào)試14\o"CurrentDocument"1、實(shí)驗(yàn)工具14\o"CurrentDocument"2、面包板的使用14\o"CurrentDocument"3、接線要求14\o"CurrentDocument"4、電路的調(diào)試14\o"CurrentDocument"5、電路連接的實(shí)物圖15\o"CurrentDocument"?第四章結(jié)束語16?附圖17?元件明細(xì)表18鳴謝19參考文獻(xiàn)20第一章系統(tǒng)的概述一個(gè)具有計(jì)時(shí)，鎖存，顯示，報(bào)警，復(fù)位等基本功能的六人搶答器主要由編碼譯碼電路（帶鎖存功能），定時(shí)電路，時(shí)序控制電路，報(bào)警電路等組成。它的整機(jī)邏輯框圖如下：搶答電路的功能有三個(gè)：一是能分辨出選手操作按鍵的先后，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效；三是若在20秒內(nèi)無人回答則鎖存電路，禁止該題再被搶答。因此一定要用到芯片74LS148來對(duì)選手進(jìn)行優(yōu)先編碼，用RS觸發(fā)器（74LS148）配合74LS148來鎖存住按鍵選手的號(hào)碼，同時(shí)將鎖存器中鎖存住的信息發(fā)送到譯碼電路中，譯碼電路再將其輸送給顯示電路，顯示電路便可以顯示出搶答選手的號(hào)碼直至主持人復(fù)位。還有一個(gè)問題就是在怎么實(shí)現(xiàn)在有人按下鍵之后，其他人在按鍵無效。這可以通過對(duì)編碼芯片74LS148片選端的控制來實(shí)現(xiàn)。同樣要實(shí)現(xiàn)在20秒無人搶答后封鎖電路，也是通過控制74LS148的片選端來實(shí)現(xiàn)的，即使其不能對(duì)選于進(jìn)行編碼了。定時(shí)控制電路設(shè)計(jì)是定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在本設(shè)計(jì)中，可采用2片74LS192來實(shí)現(xiàn)20秒倒計(jì)時(shí)，根據(jù)集成電路的原理，給控制個(gè)位數(shù)顯示的那片74LS192一個(gè)秒脈沖，即可以驅(qū)動(dòng)顯示電路每一秒中變化一次，當(dāng)然在本設(shè)計(jì)中74LS192實(shí)行減法計(jì)數(shù)。在完成十次變化，即十秒鐘以后，此芯片便可以產(chǎn)生一個(gè)借位信號(hào)（低電平）來驅(qū)動(dòng)控制十位的那片74LS192進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)20秒計(jì)數(shù)，必須對(duì)控制十位的那片74LS192進(jìn)行置數(shù)，即置數(shù)為2,而將控制個(gè)位的那片置數(shù)為0。在定時(shí)電路計(jì)時(shí)20秒以后，有定時(shí)電路產(chǎn)生一個(gè)超時(shí)信號(hào)，用于標(biāo)志其時(shí)間到。用實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制必然要有秒脈沖才可以。根據(jù)《電子電工實(shí)驗(yàn)教程》一書中對(duì)555定時(shí)器的應(yīng)用可知，只要用555定時(shí)器組成多諧振蕩器，通過計(jì)算合理配置元件參數(shù)，便可實(shí)現(xiàn)一秒脈沖的輸出。既然是搶答，肯定就會(huì)有犯規(guī)。所以我們還要設(shè)計(jì)一個(gè)犯規(guī)或超時(shí)報(bào)警電路。在本設(shè)計(jì)中我們采用了聲光報(bào)警，很顯然光報(bào)警是很容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警。在正常搶答中，我們同樣設(shè)置了正常搶答的按鍵聲音，為了方便實(shí)現(xiàn)，我們是用直流喇叭實(shí)現(xiàn)的。為了與之區(qū)分，在本設(shè)計(jì)中我們采用一定頻率的聲音來報(bào)警。同樣根據(jù)《電子電工實(shí)驗(yàn)教程》一書中555定時(shí)器的應(yīng)用，我們可以用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。用他設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)生一定頻率交流的信號(hào)，然后輸出給交流喇叭。要實(shí)現(xiàn)搶答器的連續(xù)工作，只有以上電路還是不夠的，還必須有一個(gè)主持人開關(guān)，來完成電路的復(fù)位、開始等內(nèi)容。此部分要必須結(jié)合各部分電路的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。同樣，要使搶答器完美的工作，必須將搶答器的各個(gè)單元模塊有機(jī)的結(jié)合到一體，使其相互聯(lián)系。這就是一個(gè)調(diào)試過程，不僅要在理論上行的通，還要在實(shí)踐中行的通。必須邊做邊改進(jìn)。這樣一個(gè)完整功能的搶答器才能設(shè)計(jì)好。第二章單元電路設(shè)計(jì)與分析1、搶答者序號(hào)編碼、輸入搶答鎖存、譯碼電路和顯示電路1）、搶答者序號(hào)編碼電路在此電路中要完成編碼可以用在《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》中的學(xué)習(xí)的74LS148（8-3優(yōu)先編碼器）來實(shí)現(xiàn)。芯片管腳圖及功能表如下：—咆116215—*E一314一^EX474LS14813512——h——611—方K一710一君GND—89—K74LS148功能表輸入使能端輸入輸出擴(kuò)展使能輸出SIIIIIIIYYYYY76543210210EXS1XXXXXXXX111110111111111111000XXXXXXX00001010XXXXXX001010110XXXXX0100101110XXXX01101011110XXX100010111110XX1010101111110X1100101111111011101在此電路中，對(duì)于74LS148的輸入有6個(gè)，分別為1—6號(hào)選手，故只需對(duì)其1—6號(hào)管腳進(jìn)行應(yīng)用，其余的（0、7）接高電平（懸空也可以）使其總是處在無效狀態(tài)?！於藶檫x通輸入端，只有在F=0的條件先，編碼器才能正常工作。Yex為芯片擴(kuò)展端，只有當(dāng)所有的編碼輸入端都是高電平（即沒有編碼輸入），且私0，即為低電平。因此，的低電平輸出信號(hào)表示“電路工作，而且有編碼輸入”。根據(jù)其功能表將電路圖連接如下:|6jaj6|6j6|6|S6|S4S4|SJ|S2|S12）、輸入搶答鎖存-L在選手搶答后要求一直顯示選手的號(hào)碼直至主持人將開關(guān)打到復(fù)位位置上，這就要求有對(duì)選手按鍵的編碼進(jìn)行鎖存。對(duì)于編碼電路主要有四個(gè)輸出端，其中三個(gè)（七\(yùn)［匕）為選手號(hào)編碼，一個(gè)為芯片擴(kuò)展端（七），故要用四個(gè)鎖存器來鎖存輸出信息。經(jīng)查資料得，74LS279（四RS觸發(fā)器）可以完成此功能。RS觸發(fā)器其電路連接圖設(shè)計(jì)為:74LS279L4,13端74LS279L4,13端為鎖存的選手編碼號(hào)，9端鎖存的為勘能信號(hào)。復(fù)位端|zLI°IX74LS148里0IaIaIe同怡|凸同|H片|H舊。荷孑彳』二苜鎖存電路74LS1483）、譯碼電路和顯示電路用一個(gè)數(shù)碼管和BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器來完成譯碼和選手號(hào)碼的顯示。BE1]VccCE215IfLT[314BI/RBO[413laRBI[512lbC[611JcA[710IdGNDE89Je74LS4874LS48BCD七段譯碼驅(qū)動(dòng)器真值表十進(jìn)數(shù)或功能輸入BI/RB輸出LTRBIDCBAabcdefg0HH0000H11111101Hx0001H01100002Hx0010H1101101

3Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101H10110116Hx0110H00111117Hx0111H11100008Hx1000H11111119Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H001100112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H000111115Hx1111H0000000BIxxxxxxL0000000RHL0000L0000000LTLxxxxxH11111112、定時(shí)控制電路定時(shí)控制電路要完成以下功能：在主持人將開關(guān)打到“開始”位置時(shí)，計(jì)時(shí)電路開始倒計(jì)時(shí)；當(dāng)有選手搶答時(shí)，計(jì)時(shí)電路停止計(jì)時(shí);若在20秒后無人搶答，電路要發(fā)出一個(gè)時(shí)間到的標(biāo)志信號(hào)。顯示電路與之前的基本相同，不再描述。在此電路中我們要用到74LS192，其引腳圖和功能真值表如下：引腳圖

74LS192功能真值表輸出MRPLC玲F3'球FLPEJQ3Q2QIon1X-xXXXXx0a000■UXXAbaba011■XX■X-X加計(jì)數(shù)011芯X?客X減計(jì)數(shù)根據(jù)其真值表將電路設(shè)計(jì)如下:3、1秒脈沖電路用555定時(shí)器組成多諧振蕩器輸出方波脈沖，頻率我1Hz。設(shè)計(jì)電路如下。在此電路中根據(jù)產(chǎn)生脈沖振蕩頻率的計(jì)算公式f=1，取(R1+2R)Cln2%=15kQ，R2=65kQ，C=10叩即可以實(shí)現(xiàn)。為了從視覺上觀察秒脈沖，特設(shè)

置一脈沖指示燈。+5555定時(shí)器的功能表+5清零端RD高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端TLQn+1放電管T功能0XX0導(dǎo)通直接清零1〉2V3CC〉3Vcc0導(dǎo)通置01<-V3CC<」V3CC1截止置11<-V3CC>^V3CCQn不變保持55510ufO.OluF秒脈沖發(fā)生電路

電阻阻值選取即確定計(jì)算表格如下:理論計(jì)算R1/KQC/ufR2/KQT/S10.0000171.650071100.0000167.150071150.0000164.650071200.0000162.150071300.0000157.150071400.0000152.150071500.0000147.150071600.0000142.150071700.0000137.150071800.0000132.150071900.0000127.1500711000.0000122.150071實(shí)際取值R1/KQR2/KQT/S40500.970250501.039515651.0048510681.01178為了確保實(shí)際選購(gòu)電阻的方便性的同時(shí)確保所得結(jié)果的精確性，故選4、擇參數(shù)如下：R1=15kQ，R2=65kQ，C=10rf4、報(bào)警電路將犯規(guī)報(bào)警電路與超時(shí)報(bào)警放在一起，同樣用555定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)。輸入信號(hào)可以對(duì)555定時(shí)器的管腳4進(jìn)行控制，若4腳輸入高電平，555正常工作；若4輸入低電平，555定時(shí)器停止工作。而犯規(guī)是指在主持人沒有將開關(guān)打到開始時(shí)就有人搶答，則電路報(bào)警。同樣，當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)也要報(bào)警，這樣對(duì)555定時(shí)器的控制信號(hào)就來自兩個(gè)方面。

5、復(fù)位電路在此設(shè)計(jì)中還要有一個(gè)復(fù)位電路對(duì)每次搶答結(jié)束后的電路進(jìn)行復(fù)位，這樣才能使其連續(xù)有效的工作。設(shè)計(jì)復(fù)位電路，6、計(jì)時(shí)剩四秒報(bào)警電路在此設(shè)計(jì)中除了以上六個(gè)基本功能外，我們附加了倒計(jì)時(shí)至4s時(shí)的報(bào)警電路，以提示參賽人員搶答時(shí)間將要到達(dá)。倒計(jì)時(shí)剩四秒報(bào)警電路如下：Co端接揚(yáng)聲器第三章電路的安裝與調(diào)試1、實(shí)驗(yàn)工具鉗子，鑷子，剪刀，數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱，各種顏色的導(dǎo)線若干，萬用表，示波W器^等。2、面包板的使用對(duì)于面包板的使用要特別注意，因?yàn)檫@是所有元件的根基，如果搞不清楚面包板，不僅實(shí)現(xiàn)不了電路的功能，甚至和會(huì)造成芯片損壞等后果。所以在聯(lián)線前首先要搞清面包板上的那些空是相通的，哪些是不通的。對(duì)于不清楚的空可以用萬用表測(cè)量，來進(jìn)行判斷，切忌不要憑空想象。3、接線要求設(shè)計(jì)的電路比較復(fù)雜，接線也就比較復(fù)雜，為了便于檢查電路，美觀等原因，必須對(duì)接線統(tǒng)一要求。要求接線要橫平豎直，接線間盡量少交叉。而每一個(gè)模塊最好用一種顏色的線接，這樣便于區(qū)分。同時(shí)插入面包板的部分要長(zhǎng)度適宜，不要太長(zhǎng)，否則會(huì)在內(nèi)部相交；也不要太短，否則會(huì)接觸不良。特別注意的是：在接每一個(gè)元件前，必須對(duì)每一個(gè)元件進(jìn)行檢測(cè)，以確保接在面包板上的元件是好的，以減少出錯(cuò)的概率；在接每一個(gè)模塊前要對(duì)總體的電路和部分電路有一個(gè)總體的把握，以減少連線的交叉。4、電路的調(diào)試電路的調(diào)試分為：總體調(diào)試和單元調(diào)試。單元調(diào)試：在連接每一格單元后，要測(cè)試每一個(gè)單元的功能是否實(shí)現(xiàn)，如果沒有，要根據(jù)其現(xiàn)象分析原因，然后進(jìn)行修改總體調(diào)試：在連接各個(gè)模塊后，就進(jìn)行總體的調(diào)試，將各相關(guān)聯(lián)的單元有機(jī)的連接起來，測(cè)試各單元相互配合后完成的功能。如果沒有實(shí)現(xiàn)，根據(jù)現(xiàn)象分析原因，然后進(jìn)行修改。在調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案：1）、在將計(jì)數(shù)電路連接好進(jìn)行調(diào)試發(fā)現(xiàn)，計(jì)時(shí)電路并不能進(jìn)行20秒倒計(jì)時(shí)，尤其時(shí)十位數(shù)上，總是會(huì)發(fā)生隨即跳變現(xiàn)象。經(jīng)過檢測(cè)電路連接無誤。但怎么會(huì)出現(xiàn)此種現(xiàn)象呢？再次檢查電路發(fā)現(xiàn)，原來我把要接高電平的引腳懸空。雖然這樣也為高電平，但不穩(wěn)定，必須接+5v電路才能穩(wěn)定。2）、當(dāng)主持人將開關(guān)打到復(fù)位時(shí)，計(jì)數(shù)電路不能復(fù)位。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，是復(fù)位信號(hào)沒有接進(jìn)去。3）、報(bào)警電路喇叭不響，經(jīng)檢測(cè)是因?yàn)槔刃盘?hào)產(chǎn)生電路的頻率太低。采用的方案是減小電容，增大頻率。

5、電路連接的實(shí)物圖部分實(shí)物電路（聲光報(bào)警）總體實(shí)物電路圖第四章結(jié)束語這次實(shí)驗(yàn)終于在不懈的努力下結(jié)束了，當(dāng)電路順利的實(shí)現(xiàn)我們所要的功能時(shí)，自己感覺十分的快樂。也覺得兩星期的實(shí)踐生活真不容易。雖然在做這個(gè)課程設(shè)計(jì)之前，我已經(jīng)學(xué)習(xí)了《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，了解了許多芯片（如74LS148、74LS138、74LS161、555等）的使用，也在電子電工實(shí)驗(yàn)課上做過一些一個(gè)或幾個(gè)芯片功能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。但是當(dāng)我看到這一一個(gè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，我真的是不知如何下手。如何去實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有一定規(guī)模的電路呢？我在參考了學(xué)長(zhǎng)的一些想法，還有自己小組的討論修改下，能做出一個(gè)大致的圖形，然后我們小組在各個(gè)部分進(jìn)行組合，組合花了很多時(shí)間，主要是他們之間的聯(lián)系，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)等等問題，最后一番努力之后，作出了一張自己感覺不錯(cuò)的原理圖。接下來是安裝電路。根據(jù)設(shè)計(jì)出的電路圖，在面包板上一根線一根線的接，最后不僅要實(shí)現(xiàn)功能還要做工精美。每一根線我和我的搭檔都是慢慢仔細(xì)的連，而且我們盡量不交叉線，堅(jiān)持小火柴接線法。這是一項(xiàng)枯燥而重復(fù)的工作，所以我們交換的接線，在很大程度上緩解了一個(gè)人的壓力。經(jīng)過兩天時(shí)間的艱苦奮斗，把各個(gè)部分的電路分別接好了，而且各個(gè)部分我們分開檢驗(yàn)，都順利通過，這讓我們倍感欣慰。最后就是組合和調(diào)試工作。電路圖不僅要在理論上可行還要在實(shí)踐中可行，調(diào)試過程需要很大的耐心，主要是已經(jīng)連好了大部分線，都不希望最后時(shí)候不行。