电工电子技术课程设计2.doc

格式景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书设计课题： 设计任务与要求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过3050个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、 分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、 对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、 用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、 对整体电路原理进行完整功能描述；5、 列出标准的元件清单；注意学术自律：全部图文都要求是自己组织编写绘制的，严禁复制粘贴他人的成果，设计如果出现与同学或网络上其他作品雷同大于50% ，则直接按不及格处理！删除设计步骤1、 查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、 依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、 列出标准的元件清单；5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于3000字。删除参考文献填写文献目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42、 抢答锁存电路单元. . . . . . . . . . . . . . . . . . .63、 定时控制单元. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104、 秒脉冲电路单元. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .125、 犯规或时间到报警电路单元）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146、 总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168、 元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179、 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1810、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191、 总体方案与原理说明先给出一个总体的解决方案思路！一个具有计时，锁存，显示，报警，复位等基本功能的六人抢答器主要由编码译码电路（带锁存功能），定时电路，时序控制电路，报警电路等组成。它的整机逻辑框图如下：抢答电路的功能有三个：一是能分辨出选手操作按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效；三是若在20秒内无人回答则锁存电路，禁止该题再被抢答。因此一定要用到芯片74LS148来对选手进行优先编码，用RS触发器（74LS148）配合74LS148来锁存住按键选手的号码，同时将锁存器中锁存住的信息发送到译码电路中，译码电路再将其输送给显示电路，显示电路便可以显示出抢答选手的号码直至主持人复位。还有一个问题就是在怎么实现在有人按下键之后，其他人在按键无效。这可以通过对编码芯片74LS148片选端的控制来实现。同样要实现在20秒无人抢答后封锁电路，也是通过控制74LS148的片选端来实现的，即使其不能对选手进行编码了。定时控制电路设计是定时抢答器设计的关键环节。在本设计中，可采用2片74LS192来实现20秒倒计时，根据集成电路的原理，给控制个位数显示的那片74LS192一个秒脉冲，即可以驱动显示电路每一秒中变化一次，当然在本设计中74LS192实行减法计数。在完成十次变化，即十秒钟以后，此芯片便可以产生一个借位信号（低电平）来驱动控制十位的那片74LS192进行减法计数。为了实现20秒计数，必须对控制十位的那片74LS192进行置数，即置数为2，而将控制个位的那片置数为0。在定时电路计时20秒以后，有定时电路产生一个超时信号，用于标志其时间到。用实现定时控制必然要有秒脉冲才可以。根据电子电工实验教程一书中对555定时器的应用可知，只要用555定时器组成多谐振荡器，通过计算合理配置元件参数，便可实现一秒脉冲的输出。既然是抢答，肯定就会有犯规。所以我们还要设计一个犯规或超时报警电路。在本设计中我们采用了声光报警，很显然光报警是很容易实现的，关键是如何实现声音报警。在正常抢答中，我们同样设置了正常抢答的按键声音，为了方便实现，我们是用直流喇叭实现的。为了与之区分，在本设计中我们采用一定频率的声音来报警。同样根据电子电工实验教程一书中555定时器的应用，我们可以用555定时器来实现。用他设计一个产生一定频率交流的信号，然后输出给交流喇叭。要实现抢答器的连续工作，只有以上电路还是不够的，还必须有一个主持人开关，来完成电路的复位、开始等内容。此部分要必须结合各部分电路的特点设计。同样，要使抢答器完美的工作，必须将抢答器的各个单元模块有机的结合到一体，使其相互联系。这就是一个调试过程，不仅要在理论上行的通，还要在实践中行的通。必须边做边改进。这样一个完整功能的抢答器才能设计好。单元电路1抢答者序号编码电路在此电路中要完成编码可以用在数字电子技术基础中的学习的74LS148（8-3优先编码器）来实现。芯片管脚图及功能表如下：74LS148功能表输入使能端输入输出扩展使能输出11111101111111111110000000101000101011001001011100110101111010001011111010101011111101100101111111011101在此电路中，对于74LS148的输入有个，分别为号选手，故只需对其号管脚进行应用，其余的（、）接高电平（悬空也可以）使其总是处在无效状态。端为选通输入端，只有在=0的条件先，编码器才能正常工作。为芯片扩展端，只有当所有的编码输入端都是高电平（即没有编码输入），且=0，即为低电平。因此，的低电平输出信号表示“电路工作，而且有编码输入”。根据其功能表将电路图连接如下：输入抢答锁存在选手抢答后要求一直显示选手的号码直至主持人将开关打到复位位置上，这就要求有对选手按键的编码进行锁存。对于编码电路主要有四个输出端，其中三个（）为选手号编码，一个为芯片扩展端（）,故要用四个锁存器来锁存输出信息。经查资料得，74LS279（四RS触发器）可以完成此功能。 其电路连接图设计为：译码电路和显示电路用一个数码管和BCD七段译码驱动器来完成译码和选手号码的显示。74LS48BCD七段译码驱动器真值表十进数或功能输入BI/RBO输出LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H11111101Hx0 0 0 1H01100002Hx0 0 1 0H11011013Hx0 0 1 1H11110014Hx0 1 0 0H01100115Hx0 1 0 1H10110116Hx0 1 1 0H00111117Hx0 1 1 1H11100008Hx1 0 0 0H11111119Hx1 0 0 1H111001110Hx1 0 1 0H000110111Hx1 0 1 1H001100112Hx1 1 0 0H010001113Hx1 1 0 1H100101114Hx1 1 1 0H000111115Hx1 1 1 1H0000000BIxxx x x xL0000000RBIHL0 0 0 0L0000000单元电路 2定时控制电路定时控制电路要完成以下功能：在主持人将开关打到“开始”位置时，计时电路开始倒计时；当有选手抢答时，计时电路停止计时;若在20秒后无人抢答，电路要发出一个时间到的标志信号。显示电路与之前的基本相同，不再描述。在此电路中我们要用到74LS192，其引脚图和功能真值表如下：引脚图74LS192功能真值表根据其真值表将电路设计如下：单元电路 31秒脉冲电路用555定时器组成多谐振荡器输出方波脉冲，频率我1Hz。设计电路如下。在此电路中根据产生脉冲振荡频率的计算公式f=，取，C=10即可以实现。为了从视觉上观察秒脉冲，特设置一脉冲指示灯。555定时器的功能表清零端高触发端TH低触发端Qn+1放电管T功能00导通直接清零10导通置011截止置11Qn不变保持电阻阻值选取即确定计算表格如下：理 论 计 算R1 /KC /ufR2 /KT/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实 际 取 值R1 /KR2 /KT /S40500.970250501.039515651.0048510681.01178选择参数如下：，C=10。单元电路 4报警电路将犯规报警电路与超时报警放在一起，同样用555定时器来实现。输入信号可以对555定时器的管脚4进行控制，若4脚输入高电平，555正常工作；若4输入低电平，555定时器停止工作。而犯规是指在主持人没有将开关打到开始时就有人抢答，则电路报警。同样，当计时时间到时也要报警，这样对555定时器的控制信号就来自两个方面。计时剩四秒报警电路电路简要说明在此设计中除了以上几个基本功能外，我们附加了倒计时至4s时的报警电路，以提示参赛人员抢答时间将要到达。倒计时剩四秒报警电路如下：Co端接扬声器6、总体电路原理相关说明说明适当补充，原理说明略显简单！抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辩认出选手号码。现在大多数抢答器均使用单片机或数字集成电路，并增加了许多新功能，如选手号码显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低，实现起来很困难；有的则用一些专用的集成块 ,而专用集成块的购买又很困难。而我所设计的多功能抢答器简易逻辑数字抢答器具有电路简单，元件普通 ,易于购买等优点,很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国内外已经开始了普遍的应用。7、总体电路原理图8 4555+5V +10F762350.1F15k68k6 2 1 7 74LS486 2 1 7 74LS4874LS19274LS192+5V 14 0 0 1 10 0 0 0 CR45+5V6 2 1 774LS279主持人控制开关10K8 +5V清除35+5V 4Q 3Q 2Q 1Q开始10K+5V CTR74LS148 &11CTR1CTR5438、元件清单元器件明细表序号名称型号参数数量备注1.8-3优先编码器74LS14822.四RS触发器74LS27913.BCD七段译码驱动器74LS4844.同步十进制可逆计数器74LS19225.六反相器74LS0416.四二输入或门74LS3217.四二输入与非门74LS0018.二四输入与非门74LS2019.共阴极七段数码管410.555定时器211.电阻10K612.电阻15K413.电阻50K214.电阻1K515.LED显示管316.单刀双掷开关117.电容0.01uF318.电容10uF219.扬声器0.5W 8欧120.扬声器直流1参考文献1. 陈有卿编著.实用555时基电路300例.北京：中国电力工业出版社，20052. 谢自美主编.电子线路设计试验测试.武汉：华中科技大学出版社，20033. 阎石.数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，19984. 朱定华,刘玉.单片机原理与接口技术学习辅导.北京：电子工业出版社，20035. 康光华.电子技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，20066. 张忠全.电子技术基础：实验与课程设计.北京：中国电力工业出版社，1999设计心得体会通过这次对六人抢答器的设计与制