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1、柒2009级学生电子技术柒课程设计聚豪豪迩一蠡一冰冰冰毒F断注科技学浣电子技术课程设计报告书课题名称智能数字抢答器的设计院、系、部自动化与电气工程学院专业电气工程及其自动化班级091姓名林国君学号109032027指导老师郑玉珍、张震宇、于爱华、瞿晚2011年06月28日智能数字抢答器的设计1.设计任务及要求：设计任务：1、设计一个5V稳压电源，用于给抢答器电路供电；2、设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路。要求：基本要求：1 .抢答器同时供8名选手或8个代表队竞赛，分别用8个按钮SOS7表示。2 .设置一个系统清除和抢答限制开关S,该开关由主持人限制。3 .抢答器具有锁存与显示功能。
2、扩展要求：4 .抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。5 .参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。2.日程支配：电子课程时间：6月28日-7月7日，共10天。日期时间地点内容6月28日上午10：45-11：30A2-118电子课程设计动员会6月28日下午1：30-4：30C2-426各小组领取工具及材料6月29-7月6上午8:00-11:30下午1：30-4：30C2-426学生三人一小组完成设计任务，指导老师答疑解难7月7日上午8：30起先C2-502电子课程设计答辩，各小组展示
3、设计成果，回答老师提问。每位同学递交纸质报告O3.参考文献1康华光.电子技术基础.北京：高等教化出版社，1999年2彭华林等编.数字电子技术.长沙：湖南高校出版社，2004年3金唯香等编.电子测试技术.长沙：湖南高校出版社，2004年4侯建军.数字电路试验一体化教程.北京：清华高校出版社，北京交通高校出版社，2005年5阎石.数字电子技术基础.北京：高等教化出版社，2001年6赵春华、张学军.电子技术基础仿真试验.北京：机械工业出版社出版社，2007年指导老师：郑玉珍、张震宇、于爱华、瞿晓2011年6月28日1设计目的(1)熟识集成电路的引脚支配。(2)驾驭各芯片的逻辑功能及运用方法。(3)熟
4、识试验板的运用，学习电路合理布局。(4)了解数字抢答器的组成及工作原理。(5)熟识数字抢答器的设计与制作。2设计思路(1)设计抢答器电路。(2)设计可预置时间的定时电路。(3)设计报警电路。(4)设计时序限制电路。3设计过程3.1方案论证数字抢答器总体方框图如图I所示。主持人控制开关主体电路产生电路“技展电路-示路显电-H眄路译电It就顿*图1数字抢答器框图其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置于“起先”状态，宣布“起先”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成:优先
5、推断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。假如再次抢答必需由主持人再次操作“清除”和“起先”状态开关。3.2电路设计抢答器电路如图2所示。+5v持制除主控关都13IIIII1146|_2171.TYa4取一741.S48/RBORBIA3A2AlAO741.S279IOKQK8+5vYX7Yg丫Il4115图2数字抢答器电路集成电路：741.S1481片，741.S2791片，741.S483片，741.S1922片,NE5552片，741.SOO-I片，741.S1211片。电阻：510Q2只，IKQ9只，4.7kQ-1只，5.IkQ
6、-I只，100kC1只，IokQ1只，15kC-l只，68kQ-l只。电容：0.IuF-I只，10uF2只，100uE1只。三极管：3DG121只。其它：发光二极管一2只，共阴极显示器一3只。该电路完成两个功能：一是辨别出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效;工作过程JF关S置于“清除”端时，RS触发器的左端均为0,4个触发器输出置0,使741.S148的ST=0,使之处于工作状态。当开关S置于“起先”时,抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时(如按下S5),741.S148的输出为Xx)=(HQx经RS锁存后，1Q=1,B=,74
7、1.S48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，图3可置时间的定时电路IQ=1,使%S148ST=1,处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，741.S148的4x=1.此时由于仍为IQ=1,使ST=1,所以741.S148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。定时电路如图3所示。由节目主持人依据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路供应。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器741.S192进行
8、设计。报警电路如图4所示。由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo=1.43(R)+2R2)C,其输出信号经三极管推动扬声器。PR为限制信号，当PR为高电平常，多谐振荡器工作，反之，电路停振。时序限制电路如图5所示。时序限制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将限制开关拨到“起先”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。图中，门Gl的作用是限制时钟信号CP的放行与禁止，门Gz
9、的作用是限制741.S148的输人使能端sr。图5的工作原理是：主持人限制开关从“清除”位置拨到“起先”位置时，来自图2中的741.S279的输出IQ=O,经的反相,A=I,则时钟信号CP能够加到741.S192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为1,门G2的输出57二0,使741.S148处于正常工作状态，从而实现功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，IQ=I,经%反相，A=O,封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门Gz的输出Sr=1,741.S14注b于禁止工作状态，从而实现功能的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0,ST
10、=1.741.S148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能的要求。集成单稳触发器741.S121用于限制报警电路及发声的时间。图5时序限制电路4系统调试与结果（1）组装调试抢答器电路。步骤（1）检查电路，将安装好的抢答器和电路原理图比照检查下列内容：a.检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确；b.检查各级中周的安装依次，初次级的引出线是否正确；c.检查二极管、三极管、电解电容的引线正、负接法是否正确；d.作一些基本的调试，如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等；（2）把应当固定的地方坚固的封住；（3）把焊接好的电路板与
11、外壳组装；（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人IHZ的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。详细组装及调试步骤（3）调试报警电路。详细组装及调试步骤（4）定时抢答器的联调，留意各部分电路之间的时序协作关系。然后检查电路各部分的功能，使其满意设计要求。详细组装及调试步骤5主要仪器与设备数字电路试验箱或EDA软件MAXP1.USII集成电路741.S1481月一，741.S2791片，741.S483片，741.S1922片，NE5552片，741.SoO-I片，741.S1211片。电阻510C2只，IKQ9只，4.7kC-l只，
12、5.IkQ-I只，100kC1只，IokC1只，15kQ1只，68kQ-l只。电容0.IuF-I只，10uF2只，100uF1只。三极管3DG121只其它发光二极管一2只，共阴极显示器一3只。6设计体会与建议6.1设计体会每位同学在设计调试过程中遇到的问题，解决的方法及体会。要求100o字左右。（这部分要求每位同学独立完成，如有雷同，全部作不合格处理.）通过对数字抢答器的设计和制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理和设计理念，设计一个电路首先要仿真胜利之后再实际操作接线，但最终的成品却不肯定和仿真时的完全一样。因为实际接线后的电路板中的接线有各种各样的条件制约着。而且
13、，在仿真时无法胜利的接法，在实际接线中因为芯片的特性可能会胜利。所以，在设计电路时，应考虑两者之间的差异来寻求最佳设计方法。在设计的555构成多谐振荡器输出的方波信号，由于电路运用的电容元件，随着试验室的温度改变，输出信号的频率也发生改变，这也是造成误差的一个缘由。为了在验收的时候提高测量的精确性，在测量前要调整电位器，把产生的方波信号接示波器，测量其输出频率,调整电位器，使输出的信号特别接近10Hz,达到在后面的测量中削减误差的作用。在调测计数显示电路的时候，数码显示管一个都不亮，我感到很惊奇，经过同组同学的检查才知道原来还有几个电阻焊漏了。经过再一次的焊接和检查，显示电路最终胜利了。在完成
14、预置数公布功能时，由于Mltisim里的供应的元器件不足，741.S148没有附加限制端，不能实现完全的优先编码功能，这也是导致抢答混乱的缘由。通过这次对数字抢答器的设计让我们更加系统地体会到了设计电路、连接电路、调试电路的整个过程。电路设计是我们这个专业必需驾驭的重要技能，到图书馆查阅资料、电路设计、焊接调试到最终的成型，使之前的学过的学问得到了更好的实践，也让我自己从中深切的感受到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的道理。在这次设计中，我也发觉了自己许多不足之处。在设计过程我发觉自己考虑问题不够全面，专业学问驾驭的不够坚固，计算机应用软件的熟识度不够，经过这次阅历，在今后的学习中得到改善
15、。经过这次的电路设计，让我更好的拓展我的专业学问，深切的感受到了自身学问的缺乏，但是，也正是因为抢答器的设计，更加激发了我对专业的爱好，希望老师在我今后的学习中能赐予更多的指导。在这次抢答器的设计当中，老师和同学们给了许多帮助，6.2对设计的建议我希望老师在我们动手制作之前应先告知我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。叁考文献1康华光.电子技术基础.北京：高等教化出版社，1999年2彭华林等编.数字电子技术.长沙：湖南高校出版社，2004年3金唯香等编.电子测试技术.长沙：湖南高校出版社，2004年4侯建军.数字电路试验一体化教程.北京:清华高校出版社,北京交通高校出版社,2005年5阎石.数字电子技术基础.北京：高等教化出版社，2001年6赵春华、张学军.电子技
