数电实训论文-数显智力抢答器设计.doc

桂林电子科技大学数电实训（论文）用纸引 言 随着当今社会的发展智力竞赛之类的活动愈加频繁，越来越被多数人喜爱和娱乐，像许多电视多挡智力竞赛节目都拥有大批的忠实观众。现在的许多工厂，学校等单位也常常举办类似的智力竞赛活动，然而智力竞赛抢答器是必要设备。 在有些地方举行的各种智力竞赛游戏中我们经常看到有抢答的环节，举办方大多数采用让选手通过举答题板的方法或举手方式判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误判造成比赛的不公平。因此为解决这一问题特选择此毕业设计用数模电制作一个低成本实用但又能满足学校等单位需要的八路数显智力抢答器。抢答器简介数显智力抢答器设计采用8个抢答键、1个复位键、cd4511芯片、cd4068芯片、数码显示管等构成的数字显示抢答器的核心电路设计。该抢答器不仅具备抢答功能，还具有数码显示功能。抢答器工作原理：当主持人发布抢答命令后，若有人按下抢答键，这时通过芯片判断且在数码管显示先按键人的号码，这时其他人将不能进行按键操作，同时报警声响。当要进行下一次抢答时，由主持人按复位键，电路复位，进入下一次抢答。该电路具有工作稳定可靠，响应速度快等特点。在有些地方举行的各种智力竞赛游戏中我们经常看到有抢答的环节，举办方大多数采用让选手通过举答题板的方法或举手方式判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误判造成比赛的不公平。因此为解决这一问题特选择此毕业设计用数模电制作一个低成本实用但又能满足学校等单位需要的八路数显智力抢答器 1、 电源电路概述数电的5v电源可由四节干电池组成，也可以由模电实训中做出的直流稳压可调电源来充当，具体工作原理与本次实训的关联不大，在此不再重复叙述。2、八路抢答器的工作过程及原理框图2.1电路构成如下图所示：2.2 电路的原理抢答器工作原理：当主持人发布抢答命令后，若有人按下抢答键，这时通过芯片判断且在数码管显示先按键人的号码，这时其他人将不能进行按键操作，同时报警声响。当要进行下一次抢答时，由主持人按复位键，电路复位，进入下一次抢答。该电路具有工作稳定可靠，响应速度快等特点。集成电路cd4511是数码显示抢答器的主要部分。这是一块bcd-7段锁存/译码/驱动电路。它的1、2、6、7脚为bcd码输入端。第915脚为显示输出端。3脚lt为测试端，当它为“0”时，输出全为“1”。4脚bi为消隐端，当bi为“0”时，输出全为“0”，此端为“0”时还能清除锁存器内的数值。5脚le为锁存允许端，当此端由“0”“1”时，a、b、c、d、e、f、g 7个输出端保持在le为“0”时所加bcd码对应的显示状态。16脚接电源正极，8脚接电源负极。集成电路输入端与输出端的关系见如下真值表。3、核心芯片介绍3.1 cd4511芯片引脚图及其功能七段显示器译码器/译码器ic cd4511 是一组用来作为bcd 对共阴极led 七段显示器译码的包装。其引脚图，图1与真值表图2所示，其各脚功能如下：lt：做灯泡测试用，当lt=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当lt=1，则正常解码。 bi：空白输入控制，当bi=0 (lt 为1 时) 则不论dcba 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。le：数据栓锁致能控制；在cd4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当le=0 时(lt=1 且 bi=1)，dcba 数据会被送入ic 的缓存器中保存，以供译码器码；当le=1 时，则ic 中的暂存器会关闭，仅保存原来在le=0 时的dcba数据供译码器译码。换句话说当le=1 时，不论dcba 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在le 由0 转为1 以前的资料。 3.2 cd4511工作原理cd4511的工作真值表如表3-2 （1）锁存功能 ：译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端le的电平状态。 当le为“0”电平导通，tg2截止；当le为“1”电平时，tg1截止，tg2导通，此时有锁存作用。如图3-3（2）译码 cd4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据b、c进行组合，得出四项，然后将输入的数据a、d一起用或非门译码。 （3）消隐 bi为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使b端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-4所示。 消隐输出j的电平为 j=（c+b）d+bi如不考虑消隐bi项，便得j=（b+c）d据上式，当输入bcd代码从1010-1111时，j端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。 8421 bcd 码对应的显示见下图 ：选用共阴极数码管，对于 cd4511 ，它与数码管的基本连接方式如下图 ：3.3 cd4068芯片cd4068芯片是四输入的与非门，其功能是输入端只要有一端为低电平，则输出就为高电平，可以用此功能反馈会cd4511芯片使能端锁存数字，芯片的相关资料图片如下：4、 制作与调试本人从2009年6月11日久开始动手做起这个实训，在此我查阅了多本图书馆的书籍，再经过跟老师的交流。我终于决定了自己就做这个实训作品抢答器。第二天我就开始了画仿真图，我画了很久都仿真不出结果，最后在莫荣老师指导下我成功完成了原理图仿真。在这个过程中我也学习到了些运用仿真软件的技巧。接着，我们就开始自己画我们的原理图跟pcb了，当然你也可以选择用万用版的，我选择了用pcb来做，布线比较方便。往后两天我打印了pcb，同时腐蚀、钻孔，焊接。到最后完成作品。但是并没有成功的调试出来要的效果。经过自己和老师的修改下，发现焊接点有点问题和跳线的时候出现虚焊，在检查出错误之后，迅速改正，派出了问题，使我的电路板正常工作起来，那时的心情非常激动。制作工程中遇到了许多问题，比如怎么分辨三极管的管脚，cd4511怎么正确运用，数码管的管脚怎么用万用表来辨别，我都会都常常打电话给老师或者去找同学问下。焊接时碰到问题就和身边的同学一起想办法商量解决。4.1焊接问题（1） 焊接方法 焊锡丝的拿法 经常使用烙铁进行锡焊的人，一般把成卷的焊锡丝拉直，然后截成一尺长左右的一段。在进行连续焊接是，锡丝的拿法应用左手的拇指、食指和小指夹住锡丝，用另外两个手指配合就能把锡丝连续向前送进。若不是连续焊接，锡丝的拿法也可以采用其他形式。 电烙铁的握法 根据电烙铁的大小、形状和被焊件要求的不同，电烙铁的握法一般有三种：正握法、反握法和握笔法。握笔法适合于使用小功率的电烙铁和进行热容量小的被焊件的焊接。（2）焊接步骤 准备 首先把被焊件、锡丝和烙铁准备好，处于随时可焊的状态。加热被焊件 把烙铁头放在接线端子和引线上进行加热。放上焊锡丝 被焊件经加热达到一定的温度后，立即将手中的锡丝触到被焊件上使之溶化以得到适量的焊料。注意焊锡应加到被焊件上与烙铁头对称的一侧，而不是直接加到烙铁头上。移开焊锡丝 当锡丝熔化一定量后（焊料不能太多），迅速移开锡丝。移开电烙铁 当焊料的扩散范围达到要求后移开电烙铁。撤离烙铁的方向和速度的快慢与焊接质量密切相关，操作时应特别留心仔细体会。（3） 焊接注意事项 烙铁的温度要适当，可将烙铁头放放到松香上去检验，一般以松香熔化较快又不冒大烟的温度为适宜。焊接的时间要适当，从加焊料到焊料熔化并流满焊接点，一般应在三秒钟之内完成。若焊接时间过长，助焊剂完全挥发，就失去了助焊的作用，会造成焊点表面粗糙，且易使焊点氧化。但焊接时间也不宜过短，时间过短则达不到焊接所需要的温度，焊料不能充分熔化，易造成虚焊。焊料与焊剂的使用要适量，若使用焊料过多，则多余的焊料会流入管座的底部，降低管脚之间的绝缘性；若使用的焊剂过多，则易在管脚周围形成绝缘层，造成管脚与管座之间的接触不良。反之，焊料和焊剂过少易早成虚焊。焊接过程中不要触动焊接点，在焊接点上的焊料未完全冷却凝固时，不应移动被焊元器件及导线，否则易变形，也可能造成虚焊现象。焊接过程中也要注意不要烫伤周围的元器件及导线。 4.2 电路调试测量电压法首先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常，其次检查各种参考电压是否正常，另外还有各点的工作电压是否正常等。例如，一般的硅三极管导通时，be结电压在0.7v左右，而ce结电压则在0.3v左右或者更小。如果一个三极管的be结电压大于0.7v（特殊三极管除外，例如达林顿管等），可能就是be结就开路。信号注入法将信号源加至输入端，然后依次往后测量各点的波形，看是否正常，以找到故障点。有时我们也会用更简单的办法，例如用手握一个镊子，去碰触各级的输入端，看输出端是否有反应，这在音频、视频等放大电路中常使用（但要注意，热底板的电路或者电压高的电路，不能使用此法，否则可能会导致触电）。如果碰前一级没有反应，而碰后一级有反应，则说明问题出在前一级，应重点检查。其它的寻找故障点的方法，例如看、听、闻、摸等“看”就是看元件有无明显的机械损坏，例如破裂、烧黑、变形等；“听”就是听工作声音是否正常，例如一些不该响的东西在响，该响的地方不响或者声音不正常等；“闻”就是检查是否有异味，例如烧焦的味道、电容电解液的味道等，对于一个有经验的电子维修人员来说，对这些气味是很敏感的；“摸”就是用手去试探器件的温度是否正常，例如太热，或者太凉。一些功率器件，工作起来时会发热，如果摸上去是凉的，则基本上可以判断它没有工作起来。但如果不该热的地方热了或者该热的地方太热了，那也是不行的。一般的功率三极管、稳压芯片等，工作在70度以下是完全没问题的。70度大概是怎样的一个概念呢？如果你将手压上去，可以坚持三秒钟以上，就说明温度大概在70度以下（注意要先试探性的去摸，千万别把手烫伤了）。谢辞在此我要感谢在本次实训过程中帮助过我的所有同学和指导老师，谢谢他们在我遇到困难时，我的同学都会耐心地来帮助我，在我有疑问时，我跑去问老师，老师也会在百忙之中抽出时间热心的帮我解答疑问。感谢老师们给与我们的帮助，感谢老师为我们提供的一切物质保证。每天坚持叫我们去板房签到，给我们答疑，也提供相关的钻床和复试也给我们使用，为我们成功完成实训提供了充足的物质保证，也体现出各位老师认真负责的态度。同时也感谢学院为我们免费提供元器件和实训场所。最后我要郑重的感谢莫荣、郭振军、朱建芳、宾恩钧等多位老师的指导，感谢你们跟我们一起经历这两周有意义的实训。尤其是莫荣老师，在我困难的时候帮了我一把，助了我一臂之力。还要感谢我们班的几位同学，困难的时候给我信心帮我度过难关，为我成功完成本次实训做了铺垫，