電子系統(tǒng)綜合設計

-.z二0一五~二0一六學年第二學期班級電子信息工程〔產業(yè)〕1401課程名稱電子產品安裝與調試實踐學生**:趙允王超學號:87指導教師:楊賢昭簡易八路搶答器一·設計要求先設計一個電源，要求能夠提供穩(wěn)定的至少5V電壓，再設計一個八路搶答器，用自己設計的電源為八路搶答器供電。要求八路搶答器能夠正常工作，能進展搶答功能。二．電路設計及原理分析1.八路搶答器目錄八路搶答器的任務和目的八路搶答器的設計原理八路搶答器的仿真實現(xiàn)元器件清單八路搶答器的焊接實現(xiàn)分析，檢驗，調試八路搶答器的實物摘要：分兩局部完成，第一局部做一個電源，實現(xiàn)對八路搶答器供電，做一個八路搶答器，實現(xiàn)八人搶答，運用學過的數(shù)電知識，進展動手實踐，主要使用74系列的芯片，完成搶答，鎖存，解鎖，4511驅動數(shù)碼管顯示，在短時間內學會使用Multisim12.0軟件設計仿真電路，查找DATASHEET到達正確處理數(shù)據(jù)，分析能力，八路搶答器由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路，鎖存器，譯碼電路將輸入信號在顯示器上輸出。關鍵詞：LM317,KA337，74系列，搶答器，數(shù)碼管。1.設計任務：設計、制作能夠實現(xiàn)一下功能的八路搶答器：1.輸入為八個搶答開關、一個復位開關，搶答結果由LED數(shù)碼顯示。2．當無人搶答時，LED數(shù)碼管應顯示為0。3．當*人搶答按下*個開關時，其輸出應顯示相應的搶答者的位置編號并保持鎖存，且對于后續(xù)搶答者的搶答請求不予反響。4．下一輪搶答開場時，能夠通過按鍵實現(xiàn)解鎖，解鎖后電路恢復允許搶答狀態(tài)，進展下一輪搶答。5．系統(tǒng)在解鎖后進展30秒倒計時，倒計時完畢不能再搶答。設計任務分析：1、所設計的電路必須存在搶答開關陣列才能實現(xiàn)搶答功能；2、電路中必須存在能夠顯示搶答結果的LED數(shù)碼管，該數(shù)碼管在搶答完畢后，應當立即顯示對應的搶答結果。搶答器復位后，該數(shù)碼管顯示為“0〞，以說明當前狀態(tài)為待搶答狀態(tài)；3、電路中必須存在鎖存電路，以使搶答器在響應*個搶答請求后，對后續(xù)搶答者的搶答請求不予反響；4、電路中必須存在編碼電路，以便將搶答者的搶答信息進展編碼，并供顯示電路進展顯示。5、電路中必須設置一個復位按鍵，使搶答器復位，以便在本輪搶答完畢后，能夠可靠地進入下一輪搶答。6、倒計時功能，搶答開場后開場計時，30秒到停頓搶答。2.電路原理：搶答者序號顯示電路：1.電路作用搶答者序號顯示電路主要用于顯示搶答者的序號，以便主持人能夠及時了解搶答的情況。2.電路組成搶答者序號顯示電路主要由譯碼驅動電路及數(shù)碼顯示電路組成。在實際電路設計過程中，譯碼驅動電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成電路，而數(shù)碼顯示電路一般使用七段LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼顯示：七段數(shù)碼顯示器就是將七個發(fā)光二極管〔加小數(shù)點為八個〕按一定的方式排列起來，七段a、b、c、d、e、f、g〔小數(shù)點DP〕各對應一個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯數(shù)字。CD4511:BCBCLTVccfgabcdeGNDDLEBLACD4511l編碼電路：編碼電路主要用于依據(jù)搶答者的搶答情況，對其進展編碼，以產生滿足顯示電路所需要的對應于搶答者序號的十進制編碼。組成：在實際電路設計過程中，編碼電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成電路，在本設計中主要采用74LS147作為編碼電路。74LS147是DIP16封裝，為10線-4線優(yōu)先編碼器，具備9路輸入，輸出為4位十進制編碼。在本設計中，只需要使用8路，因此對多余的一個引腳必須進展處理，結合該芯片的真值表，對多余的引腳〔10腳〕進展處理。對它接電源。74LS04是DIP14封裝，為6非門電路，可以實現(xiàn)對6路信號取反鎖存及解鎖電路：電路作用鎖存電路主要用于對搶答者的搶答信息進展鎖存，以確保電路只響應一位搶答者的搶答請求。解鎖電路主要用于在本輪搶答后，主持人解除本輪搶答信息，以便能夠進入下一輪搶答。組成：在本設計中采用74LS373作為鎖存電路。解鎖電路主要對鎖存器的控制端進展控制，為不影響鎖存器的正常工作，需要和鎖存電路共同控制鎖存器的控制端〔借助于或門電路實現(xiàn)74LS373是DIP20封裝，8路鎖存器，三態(tài)輸出〔0，1，高阻〕。74LS30是DIP14封裝，8輸入與非門74LS32是DIP14封裝，4-2輸入或門集成電路開關陣列電路：電路作用開關陣列電路主要用于對提供搶答者搶答手段，該電路產生搶答開關信號，為鎖存電路提供搶答開關信號。電路主要由開關及上拉電阻構成。整體電路仿真及調制結果按下s9后再按下s6再按其他開關數(shù)碼管狀態(tài)不變。仿真通過。電源局部的設計：提出設計方案1、設計一個正負15V可調直流穩(wěn)壓電源。2、確定相關技術參數(shù)最大輸出電流I紋波電壓峰峰值穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻3、設計方案論證：在線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器中選擇線性，常用的有78**系列和LM*17系列。在性能方面LM*17更穩(wěn)定，輸出電阻小于20m,采用LM*17系列。LM337的輸出電壓*圍是-1.2V至-37V，負載電流最大為0.4~2.2A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM337內置有過載保護、平安區(qū)保護等多種保護電路。通常LM337不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM337輸入端的連線超過6英寸〔約15厘米〕。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調整端使用濾波得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM337能夠有許多特殊的用法。比方把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM337的極限就行。當然還要防止輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。為前置級音響電路、精細電路、電子制作等對電源要**現(xiàn)高精度供電的電路，其內阻小，電壓穩(wěn)定，噪音極低，輸出紋波小〔輸出端僅用100uf〕，能有效的保證電路的高度穩(wěn)定工作，提高瞬態(tài)特性和高頻特性。4、LM317引腳圖如以下圖LM337引腳圖如以下圖3296W電位器及其參數(shù)電位器性能:阻值*圍(Ohms):10~2MΩ阻值偏差:±10%終端電阻:≤1%Ror2Ω接觸電阻變化:≤3%Ror3Ω耐電壓:101.3Kpa〔常壓〕600V絕緣電阻:R1≥1GΩ三、詳細設計1、最低輸入電壓：最低輸入電壓：對于此題而言，2、變壓器副邊電壓有效值電流有效值為保證可靠性，將增大到1.1A，，假設選擇效率為0.7的變壓器，原邊功率，可選購副邊為16V，輸出1.1A，功率為50W的變壓器。二極管：，。整流二極管選擇1N5406，濾波電容C，選取2200電解電容。制作過程參考書上的可調電壓源設計圖設計出的可調電源輸出直流穩(wěn)壓電路圖如以下圖：三．焊接及安裝調試過程先焊接電源：焊接完成后萬用表測試通過。實際焊接：調試：1，經調試后發(fā)現(xiàn)6的顯示為，看起來不美觀進展修改，由于cd4511驅動數(shù)碼管顯示為，經過分析cd4511的真值表，編碼為0110時，a段為0，當輸入引腳B為1，將a段與B輸入引腳進展相或，再加到數(shù)碼管的a段：在實際的電路中如果不加R9這個電阻及5V電壓數(shù)碼管就顯示比較暗淡。這是實際修改后的電路顯示情況：2，在實際的使用中有一處缺陷，如在上一輪搶答后，1號與8號同時按下不放〔主持人的開關還未按下〕，然后主持人按下開關，數(shù)碼管顯示8，松開8，按下復位，顯示1。這樣子就無法解決誰到底先按下去，對1號不公平〔即每個選手的小于對方的〕，這是電路的優(yōu)先編碼器的工作原理，要解決這一問題要使用到單片機〔或其他元件〕，知識沒學到要努力增加自己的知識。3，沒有合理布線使得版面顯得凌亂。六．個人體會及心得1.這次實驗做的八路搶答器要應用我們數(shù)字電路根底里面很多的知識點，首先設計這個電路讓我把書本上的知識應用到了實際的生活中，其次設計這次電路加深了我對數(shù)字電路這本書知識點的理解。在本次實驗中，是我第二次焊接電路板，第一次由于自己不夠熟練，對焊電路沒有一種耐心導致了失敗，這一次自己無論是從那一方面來說都成長了不少，能正確使用焊槍了，對焊電路在自己的腦海里都有一個印象，在焊接CD4511成功后自己內心有一點成就感，雖然這很容易就成功的東西，但是對于自己來說，已經邁出了很大的一步。在后來的焊接過程由于對焊槍的使用還不夠靈活，在焊電路的時候還是容易犯一些很容易犯的錯。容易把兩個節(jié)點焊道一起去，導致電路的短路，還有對各個芯片引腳的把握，容易把各個引腳搞反，這兩個原因就是導致這次實驗失敗的主要原因。所以總結出來，無論是什么事