电子技术课程设计-八位数显抢答器.doc

八位数显抢答器课 程 设 计 设计名称八位数显抢答器 学年学期 2013-2014（上） 课程名称 电子技术课程设计 专业年级 电气112 姓 名 学 号 提交日期 20131206 成 绩 指导教师 水利与建筑工程学院 目录摘要31 设计任务与要求4 1.1设计任务4 1.2 技术指标4 1.3题目评析4 2 方案比较与论证5 2.1 各种方案比较与选择5 2.2 方案论证83 系统硬件设计9 3.1 系统的总体设计9 3.2 单元电路设计参数计算及元器件选择9 3.3 电路原理图174 系统仿真17 4.1 仿真原理图17 4.2 仿真结果185系统的调试组装19 5.1 PCB图19 5.2 3D效果图20 6 实验结果及分析206.1 系统电路的特点206.2 系统电路存在的不足206.3 改进后的系统电路20总结26参考文献28附录29附录1 电路原理图29附录2 印刷电路板图30附录3 元器件清单31 致谢32 八位数显抢答器 全套设计加扣3012250582 摘 要：介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。通过主持人揿动“开始”键，使抢答器处于抢答状态，然后选手通过揿动抢答键得到一组开关电平信号，再将信号送入优先编码器进行编码，然后将得到的一个信号送入锁存器锁存，最后将得到的信号经过译码显示电路在七段LED上显示出选手的编号，同时通过指示灯和警示蜂鸣等手段指示出第一抢答者。NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。关键词: 74系列，八路抢答器,编码,锁存器，七段LED1 设计任务与要求1.1设计任务 通过八路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别。此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。1.2技术指标结合所学的电路的理论知识来完成电路设计。在电路的设计中，熟悉电路的逻辑设计过程以及并能很好的把理论和实践相结合。 基本思路：抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 技术关键：选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 技术指标：当主持人启动清零键后，参赛选手开始进行抢答，抢答有效，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。若有人抢答，显示器上显示0、1、2、3等。1.3 题目评析 第一、本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。 第二、当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别。 第三、先进性：当有选手抢到时电路停止工作，显示管上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。 如果无人抢答，本次抢答无效，数码显示管上显示0。 第四、实用价值：抢答器一共有九个按钮，有一个是主持人的用来锁存抢答器和对抢答器进行清零，其余八个是参赛选手用来抢答的。 此八路抢答器在没有进过主持人的同意后，参赛选手按动手中的按钮是不起作用的。 这个八路抢答器在学校的各种竞赛中都能很好的应用，或是在各单位、企业的竞赛活动中都能很好的使用。 此设计在现有的技术上进行扩展 ，比如再加一个数字识别器能将显示屏上的数字不需要人用眼睛看，让抢答器自己报数。要是这样的话抢答器在人们的工作中的就能够广泛的应用。 第五、创新点：抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。当有人第一个抢到时电路停止工作，其余人在按按钮时显示编码不再变化。直到主持人清零后才能再次抢答。2 方案论证与比较2.1 各种方案比较与选择 2.1.1 方案一方案通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了三种技术方案来实现本设计要求的功能，下面我将首先对这三种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述最终选择方案的原因。如下： 译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮 主持人控制开关控制电路 图1 方案一的原理框图 如图1所示为总体方框图,其工作原理为：使用74LS75锁存器实现电路要求。当有抢答者按下抢答按钮后，输入信号被锁存，同时产生反馈信号作用于蜂鸣器使其工作；主持人信号输入与反馈信号相与，相与的结果全部作用于锁存器，在主持人输入为高电平时锁存器输出端状态不再受输入端控制，实现先按下抢答按钮输出信号为高电平其余所以为低电平；主持人输入为低电平时控制电路复位清零并关闭蜂鸣器。对锁存输出的信号合理编码，实现使用数码管显示抢答者号码的功能（使用7447译码器），编码的真值表如下表1所示。 表1 7447译码器的真值表锁存器对应抢答者输出端电平译码器输入端电平结果Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8DCBA100000000001101000 0000102001000000011300010000010040000100001015000001000110600000010011170000000110008 由表可得译码输入端逻辑函数如下：A= Q1+ Q3+ Q5+ Q7B= Q2+ Q3+ Q6+ Q7C= Q4+ Q5+ Q6+ Q7D= Q8反馈输出信号逻辑函数如下：反馈输出=1234 + 5678主持人输入信号与反馈输出信号相与的逻辑函数如下：相与输出=（ 1234 + 5678 ）Space 图2 方案一完整的电路图2.1.2方案二 如图3所示为总体方框图,其工作原理为：使用74LS148编码器实现电路编码要求。当有抢答者按下抢答按钮后，输入信号被编码，；主持人信号输入与反馈信号全部作用于锁存器74ls279D，在主持人输入为高电平时锁存器输出端状态不再受输入端控制，实现先按下抢答按钮输出信号为高电平其余所有为低电平；。对锁存输出的信号合理译码，实现使用数码管显示抢答者号码的功能。译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮 控制电路主持人控制开关 图3 方案二的原理框图 2.1.3 方案三如图4所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，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;开始状态，宣布开始抢答器工作。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：优先判断、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，如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮 控制电路报警电路主持人控制开关 秒脉冲产生电路定时电路显示电路译码电路 图4 方案三的原理框图2.2方案论证通过对以上三种方案的仔细分析及验证，发现方案一和二相似，都存在的一些缺点和不足之处，首先是由控制电路控制锁存器来进行对其他选手的禁止锁存功能不好实现；其次锁存器对选手进行锁存时存在竞争冒险，可能导致抢答器不能正常工作。方案三增加了定时的功能，并是先编码后锁存。相比较而言，方案三更优，但方案三原理比较复杂，在改进方案中再认真分析，因此我们不妨选择分析相对简单的方案二，在此方案中，采用分立元件构成数字集成电路，技术要求比较低。从经济方面考虑，则该方案所耗费的资金相对较少，同时也能很好地实现抢答的功能。由于本次课程设计的目的是以电子技术为基础对电子线路的设计，加之在有些实际竞赛的场合，只要满足显示抢答有效和有效的组别即可。3 系统硬件设计3.1 系统的总体设计采用74LS48、74LS148、74LS279及少数外围电路组成。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“开始”状态，抢答器开始工作。选手在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。其框图如图5所示译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮 控制电路主持人控制开关 图5 方案二的原理框图3.2 单元电路设计参数计算及元器件选择 3.2.1 抢答电路 原理图如图6所示： 图6 抢答电路原理图 此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应数码显示。 使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S 置于清除端时，RS 触发器的 R、S 端均为0，4 个触发器输出置0，使74LS148 的优先编码工作标志端 0，使之处于工作状态。当开关S 置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下J5），74LS148 的输出经RS 锁存后，CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“4”。此外，CTR 1，使74LS148 优先编码工作标志端，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148 的 此时由于仍为CTR1，使优先编码工作标志端1， 5 所以74LS148 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。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。3.2.2 译码显示电路 图7 译码显示电路 二进制译码器是将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号的电路。也称为变量译码器。若输入端有n位，代码组合就有2n个，当然可译出2n个输出信号。显示译码器由译码输出和显示器配合使用，最常用的是BCD七段译码器。其输出是驱动七段字形的七个信号，常见产品型号有74LS48、74LS47等。 字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED的死区电压较高，工作电压大约1.53V，驱动电流为几十毫安。图7是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。74LS47译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。数码管常用型号有BS201、BS202等。共阴式LED数码管使用时，公阴极接地，7个阳极ag由相应的BCD七段译码器来驱动。3.2.3 RS触发器一、 保持状态。当输入端接入=1的电平时，如果基本SR触发器现态=1、=0，则触发器次态=1、=0；若基本SR触发器的现态=0、=1，则触发器次态=0、=1。即=1时，触发器保持原状态不变。二、置0状态。当=1，=0时，如果基本SR触发器现态为=1、=0，因=0，会使=1，而=1与=1共同作用使端翻转为0；如果基本SR触发器现态为=0、=1，同理会使=0，=1。只要输入信号=1，=0，无论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为0态。三、 置1状态。当=0、=1时，如果触发器现态为=0、=1，因=0，会使G1的输出端次态翻转为1，而=1和=1共同使G2的输出端=0；同理当=1、=0，也会使触发器的次态输出为=1、=0；只要=0、=1，无论触发器现态如何，均会将触发器置1。四、不定状态。当=0时，无论触发器的原状态如何，均会使=1，=1。当脉冲去掉后，和同时恢复高电平后，触发器的新状态要看G1 和G2两个门翻转速度快慢，所以称=0是不定状态，在实际电路中要避免此状态出现。基本RS触发器的逻辑图、逻辑符号和波形图如图8所示。&Q QG1G2 R SS R R S QQ R SQ置0置1保持（a）逻辑图 (b) 逻辑符号 (c) 波形图 图8 基本SR触发器 图9 74ls148D3.2.4 74ls148优先编码器74ls148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图9所标。其中I0I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。由74148真值表可列输出逻辑方程为：A2 = (I4+I5+I6+I7)IEA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)IEA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)IE使能输出端OE的逻辑方程为： OE =I0I1I2I3I4I567IE 当使能输入IE=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。(如表2第一行所示。)当使能输入IE=0时，允许编码，在I0I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。OE为使能输出端，它只在允许编码(IE=0)， 而本片又没有编码输入时为0。如表2中第二行所示)。扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)IE GS为片优先编码输出端，它在允许编码(IE=0)，且有编码输入信号时为0(如表2中第三至第十行)；若允许编码而无编码输入信号时为1(如表2第二行)；在不允许编码(IE=1)时，它也为1。GS = 0表示“电路工作，而且有编码输入”。 74LS148的输入端和输出端低电平有效。是输入信号，为三位二进制编码输出信号，1时，编码器禁止编码，当0时，允许编码。是技能输出端，只有在0，而均无编码输入信号时为0。为优先编码输出端，在0而的其中之一有信号时，0。各输入端的优先顺序为：级别最高，级别最低。如果0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按编码，000。优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。74LS148为8线3线优先编码器，表2为其功能表 表2 74ls148真值表 输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x011111111001 00111111111101从以上的的功能表中可以得出，74ls148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，I0 。当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。例如：I5=0且I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码010，经RS触发器各位取反，这就是优先编码器的工作原理。图10 74ls279D3.2.5 74LS27974ls279在接法上有点不同，其中上图10所示的1S1,及1S2要连接到一起，和1R1一起组成SR触发器，输出为1Q1，这里千万不能把1S1误认为和1R1是一组的。但是，1S3却和1R2是一组的，所以在接芯片连线的时候要特别注意。起初就是由于没有注意到这里的不同，结果造成接线错误，因此不能得出正确结果。当S为低电平，R为高电平时，输出Q为高电平；当S为高电平，R为低电平时，输出Q为低电平；当S和R均为高电平时，Q锁存已建立的电平；当S和R均为低电平时，Q为不稳定的高电平状态。 279为四个/R-/S 锁存器，共有 54/74279 和 54/74LS279 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):型号 tPD PD54279/74279 12ns 90mW54LS279/74LS279 12ns 19mW四个锁存器中有 2 个具有 2 个置位端（/SA,/SB）。当/S 为低电平，/R 为高电平时，输出端 Q 为高电平。当/S 为高电平，/R为低电平时，Q 为低电平。当/S 和/R 均为高电平时，Q 被锁存在已建立的电平。当/S 和/R 均为低电平时，Q 为不稳定的高电平状态。对/SA和/SB，/S的低电平表示/SA和/SB只要有一个为低电平，/S的高电平表示/SA和/SB均为高电平。引出端符号：1Q4Q 输出端/1S/4S 置位端（低电平有效）/1R/4R 复位端（低电平有效）3.2.6 74LS4874LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。 图11 74ls48D 表3 74ls48D 十进制数LT RBI D C B ABI/RBOa b c d e f g0HH 0 0 0 0H11111101H0 0 0 1H01100002H0 0 1 0H11011013H0 0 1 1H11110014H0 1 0 0H01100115H0 1 0 1H10110116H0 1 1 0H00111117H0 1 1 1H11100008H1 0 0 0H11111119H1 0 0 1H111001110H1 0 1 0H000110111H1 0 1 1H001100112H1 1 0 0H010001113H1 1 0 1H100101114H1 1 1 0H000111115H1 1 1 1H0000000BIH L0000000RBIHL0 0 0 0L0000000LTH H11111113.3 电路原理图 图12 电路原理图4 系统仿真4.1 仿真原理图 总体电路图是电子设计的结晶，是重要的设计文件，它不仅仅是电路安装和电路板制作等工艺设计的主要依据，而且是电路实验和维修时不可缺少的文件。总体电路涉及的方面和问题很多，不可能一次就把它画出来而不存在任何问题，它尚未通过试验的检验，所以不能算是正式的总体电路图，而只能是一个总体电路草图。 总体电路图应能清晰工整的反映出电路的组成、工作原理、各部分之间的关系以及各种信号的流向。总体电路图的绘制应注意以下几点：合理的布局；尽量把总体电路图画在一张纸上；电路图中各元器件必须采用国家标准规定的图形符号如电气图用图形符号GB4728.5。在Protel 99 SE绘图软件下绘制抢答器总体电路图。 图13 电路仿真图4.2 仿真结果 图14 电路仿真结果图如上图14所示，首先主持人合上开关，然后选手3在合上开关，则LED显示2，则若选手为n,则显示器显示(n-1).5系统的调试组装 5.1 PCB图印刷电路板或印制线路板，通常简称印制板或PCB,它是在一块绝缘板上覆着由铜箔构成的电路连线图的电路板，它的功能是连接电路和固定元器件。印制板的设计，就是印刷电路板上连线图的设计，以便为印刷电路板制作提供版图。印制板的设计应根据电路原理图和所用的元器件，合理地设计出连线图。印刷电路板根据其布线方式可分单面板、双面板、多层板等。若电路连线少且较简单时，可以采用单面板；若电路连线较多，可以采用双面板。由于该电路具有较多的连线，因此决定采用双面板，双面板布线至少要绘制两张版图。 图15 电路PCB图 5.2 3D效果图 图16 电路仿真3D效果图6 实验结果及分析6.1 系统电路的特点 系统电路的特点:主持人拨动开关后，8路触点开关处于待命状态。若有选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（07），倒计时电路停止计时。同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。进行下一轮抢答时，只需主持人重新将开关打到预置段，整个电路全部回到初态，次电路结构简单，操作方便，6.2 系统电路存在的不足 先是由控制电路控制锁存器来进行对其他选手的禁止锁存功能不好实现；其次是在第二种方案中优先编码器失去了实际工作意义，而其锁存器对选手进行锁存时存在竞争冒险，可能导致抢答器不能正常工作。再者若同时几人抢答时，并没有提示功能，说明问题已被抢答，同时若无人抢答，也无计时功能。6.3 改进后的系统电路可以设计一个这样的抢答器，除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止，抢答电路数码管上显示选手编号。蜂鸣器发生报警，二极管发光，定是电路显示倒计时时间。若在规定的时间内无人抢答，定是电路显示00，同时系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。 从以下几方面进行说明：第一、此模块的功能有两个，一是完成对每个题目的倒计时；二是有提示时间信号灯。 第二、此模块的组成由控制开关、十进制计数器、译码电路、显示电路和555定时器组成；工作原理是由555定时器组成的多谐振荡器产生秒脉冲信号接入计数器的时钟脉冲输入端，让其能按秒表一样进行十进制的加减计数，再由译码器译码最后由数显电路显示出时间。6.3.1可预制时间的定时电路图17 可预制时间的定时电路 工作原理：如图17所示，分为两个部分，一是秒脉冲，由555定时器构成的多谐振荡电路，根据公式振荡周期为F=0.722/(Ra*C)，可计算出该振荡器的振荡频率为1Hz，由于是方波脉冲，所以一个周期内有一个上升沿。另一部分是可预置时间的减计数器，对于预置端可以采用十进制8421BCD码设置，当555振荡器发出一个脉冲时，74LS192的CP-端就接受一个信号，在CP脉冲的上升沿预置数就开始自减，当各位减少到0时，BO2就会输出一个负脉冲，CP2-就会开始减少1，然后74LS192二开始再自减1，直到预置数最后变成00，最后在BO2输出一个周期的负脉冲。在时间未到时，BO2一直到是输出正脉冲，除非最后变成00时，才会输出负脉冲，这就可以作为定时到的信号，如果是时间到了，输出是零，时间不到，输出是1。另外，假如有选手按键的话，则最后不会计数器不会因为自减为00而最后输出负脉冲，而是应为秒脉冲输出与1Q的非相与后当作脉冲输入74LS192的。当没有选手按键时，1Q的非为0，所以CP脉冲就会停止输入，时间就会停止，所显示的时间就是该选手抢答的时间，但此时的定时到信号还是1。 74LS192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根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提供。按键掷向接地端进行预置数，掷向另一端开始减计数，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上。6.3.2 报警电路图18 报警电路 工作原理：该报警电路有555定时器和三极管构成，有555定时器构成一个多谐振荡器，其输出信号可以经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，4端接高电平，振荡器正常工作，当为低电平时，振荡器停止工作，不会发声。 因为来一个高电平是该报警电路会发声，但是只有在一个周期内发声，这个周期非常短，只是多谐振荡器的一个周期，只有一秒钟，所以中间需要加一个单稳态触发器，根据555构成的单稳态触发器的功能原理，这样可以延长这个周期，是发声信号加长，该定时器用到的电阻是510，电容是100uf，根据公式计算得到的周期是0.5秒。6.3.3 时序控制电路图19 图20 时序控制电路工作原理：时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将控制开关拨到开始位置时，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 根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如图19所示。图中，门G4 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端 。工作原理是：主持人根据题目难易程度设置抢答时间，默认抢答时间是30秒，控制开关S从清除位置拨到开始位置时，抢答控制开关S信号为高电平1，74LS279的输出 2Q2=0，经G1反相， A1，定时到信号也是高电平1，所以G3的输出信号为高电平，则时钟信号CP能够加到74LS192的减计数时钟输入端DOWN，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的输出为0，使 74LS148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，2Q21，经 G1反相， A0，使B = 0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 EI =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能的要求。当定时时间到时，则定时到信号为0，2Q2 =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时， 门G4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。6.3.4用单片机制作的可调直流稳压电源 该电路采用可控硅作为第一级调压元件，用稳压电源芯LM337,LM337作为第二级调压元件，通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值，从而改变调压元件的外围参数，并加上软启动电路，获得+3V+9V，0.1 V步长，驱动能力可达1 A，同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分，硬件部分原理图如图21所示。正、负端压差控制电路的作用是减少LM317和LM337输入端和输出端的压差以降低LM317和LM337的功耗。稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337)及外围器件组成，输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。电阻网络的每个电阻都需要精密匹配，电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样，以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值，可以方便用户在重新上电后不用设置，而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。 该电源稳定性好、精度高，并且能够输出24V范围内的可调直流电压，且其性能优于传统的可调直流稳压电源. 图21 用单片机制作的的稳压可调电源336.3.5改进后电路图 图 22 改进电路图及结果总结通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，我们通过这个方案包括设计了一套电路原理和PCB连接图，和芯片上的选择。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。 我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。 经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。 生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有