智力抢答器实习报告.doc

华东交大课程设计微电子实习智力抢答器专业：测控技术与仪器班级; 09测控一班姓名：曾涛学号：20090310110128同组：宋志国指导老师：曹青松目录一、课程任务书.2二、 元器件介绍.5 2.1 电阻.5 2.1.1 电阻的定义.5 2.1.2 电阻的分类.5 2.1.3 色环标法.6 2.2 电容.7 2.2.1 电容的分类.7 2.2.2 电容的作用.8 2.3 三极管.8 2.4发光二极管9 2.5 电感.9 2.6 蜂鸣器.10 2.7 优先编码器74LS148.10 2.8四 RS 锁存器 74LS27911 2.9 译码器 74LS48与7段数码管.12 2.10 计数器 74LS192.12 2.11 单稳态触发器 74LS121.132.12 门电路.142.12.1 3组3输入与门电路74LS11142.12.2 与非门 74LS00142.13 定时器 NE555 .15三、仪器工具的使用.16 3.1 电烙铁的介绍与使用 16 3.1.1 外热式电烙铁 .16 3.1.2 内热式电烙铁 16 3.1.3 电烙铁的使用.17 3.2 万用表的使用与注意事项 17 3.3 示波器的使用 18四、软件的介绍与使用 18 4.1 Keil C 的使用 18 4.2 Protel 软件的使用.19五、智力抢答器的设计与制作20 5.1 抢答电路的设计 20 5.2 定时电路的设计 21 5.3 时钟产生和时序控制电路的设计 22 5.4 报警电路的设计 23六、各部分电路的调试 24七、电子市场的调研与体会 .25八、微电子实习的心得与体会 .26九、参考文献附录一、 课程任务书 1、实习性质及目的 通过微电子实习教学，使学生对电工和电子的一些相关知识有感性认识，加深电类有关课程的理论知识。并在生产实践 中，激发学生动手、动脑、勇于创新的积极性，培养学生严谨、认真、踏实、勤奋的学习精神和工作作风，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。 2、实习主要内容 1）熟悉一些电工电子常用元器件及其基本性能； 2）掌握相关仪器/工具的使用方法； 3）掌握单片机开发系统（ISP、KEIL C）的使用； 4）掌握电子元件的焊接、电气元件的安装、连线等基本技能，建立电气原理图和电子线路图的基本概念，熟悉PROTEL软件的基本使用； 5）参观故障诊断实验室、调研长运电子市场、请教学长、查阅测控论坛及相关网站，了解电子类、测控类相关知识，并写一份调研报告； 6）针对某一常见的测控问题（详细任务见下页），设计具体电路，要求实验室调试。 3、 设计题目 智力抢答器在进行智力竞赛抢答题比赛时，各参赛者考虑好后都想抢先回答，如果没有合适的设备，主持人难以分清抢答者的先后。为了使比赛能顺利进行，需要有一个能判断抢答者先后的设备，这种设备称为智力竞赛抢答器。 设计要求及技术指标设计一个智力竞赛枪答器，功能如下： a) 最多可容纳五名选手或五个代表队参加比赛，他们的编号分别是l、2、 3、4和5，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一一对应。此外还有一个按钮给主持人用来系统清零。这些按钮均采用自己设计的触摸按钮。b) 抢答器具有数据锁存功能，并将锁存的数据用LED数码管显示出来。在主持人将系统清零后，若有参赛者的手指触及抢答触模按钮，数码管立即显示出最先动作的选手的编号，同时用蜂鸣片发出间歇式声响，声音维持时间约1s。c) 抢答器对抢答选手动作的先后有很强的分辨能力，即使他们动作的先后只相差几毫秒，也能分辨出抢答者的优先。也就是说，数码管不显示后动作选手的编号，只显示先动作选手的编号，并保持到主持人清零为止。d) 在各抢答按钮在常态时，主持人可用清零按钮将数码管变为零状态，直至有人使用按钮为止。 要求完成设计电路，安装调试，分析实验结果，写出设计说明书。4、实习进度或计划 1）、布置任务 0.5天 2）、参观故障诊断实验室、调研长运电子市场等，写参观笔记/报告 2天 3）、熟悉常用元器件 1.5天 4）、掌握相关仪器/工具的使用 1.5天 5）、掌握单片机开发系统使用 2天 6）、掌握焊接技术 1.5天 7）、具体电路设计及实验室调试 5天 8）、整理报告与答辩 1天 5、 设计说明书包括的主要内容 1）、目录 2）、设计任务书 3）、设计题目 4）、正文按上述实习主要内容撰写(参观笔记/报告须提供手写速记材料) 5）、心得体会 6) 、主要参考文献 6、考核方法 考核根据学生平时学习态度（含出勤率）、报告（包括参观笔记、面包板实物、焊接实物）和答辩(报告答辩、现场调试等)成绩确定。 二、 元器件的介绍2.1 电阻2.1.1 电阻的定义对电流移动有阻碍作用的称为电阻，现在通常指的是利用金属材料或非金属材料具有电阻特性制成的便于使用安装的电子元件。其主要作用是限流，分压等。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，还与导体长度、横截面积、材料有关。衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。多数（金属）的电阻随温度的升高而升高，一些半导体却相反。如：玻璃，碳在温度一定的情况下，有公式R=L/s其中的就是电阻率，l为材料的长度，单位为m，s为面积，单位为m2。可以看出，材料的电阻大小正比于材料的长度，而反比于其面积。如图1、2所示为2种不同材料的电阻 图1碳膜电阻 图2金属膜电阻2.1.2 电阻的分类1、 按电阻的材料及结构分类为线绕电阻、非线绕电阻、敏感电阻。2、 按电阻体的用途来分为普通型电阻、精密型电阻、高压型电阻、高敏型电阻等。3、 电阻按其固定方式分为固定电阻和可调电阻两大类。固定电阻可分为绕线电阻，薄膜电阻，SMD 电阻，FUSE 电阻。 2.1.3 色环法与数字法电阻的阻值标法通常用色环法，数字法。色环法在一般的电阻上比较常见。由于手机电路上的电阻一般比较小， 很少被标上阻值，一般采用数字法即101为10*101即100的电阻；102 为10*102即1K的电阻；103为10K的电阻。依此类推可得其大概电阻 读取色环电阻的参数，首先要判断读数的方向。一般来说，表示公差的色环离开其他几个色环较远并且较宽一些。判断好方向后，就可以从左向右读数。例如，某4色环电阻的颜色从左到右依次是红（2），紫（7），黄（x10000），银（正负10%），则此电阻的阻值为27x10000=270000，也就是270K，公差为正负10%。再例如某5色环电阻的颜色从左到右依次是红（2），绿（5），蓝（6），红（x100），棕（正负1%），则此电阻的阻值为256x100=25600，也就是25.0K，公差为正负1%。 色环法就是用不同的颜色的色标来表示电阻参数。色环电阻有4个色环的，也有5个色环的，如下为其各个色环所代表的意义： 表1 电阻各色环所代表的意义颜色数值倍成数公差黑色0x 1棕色1x 10正负1%红色2x 100正负2%橙色3x 1000黄色4x 10000绿色5x 100000正负0.5%蓝色6x 1000000正负0.25%紫色7x 10000000正负0.10%灰色8正负0.05%白色9金色x 0.1正负5%银色x0.01正负10%无色环正负20%2.2电容 电容指的是在给定电位差下的电荷存储量。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍课电荷移动而使得电荷累积在导体上；它是表征电容器容纳电荷本领的物理量。电容具有隔直流和通交流的能力，因此在电子技术中时一个十分重要的元件，利用电容的冲放电特性，可以用电容组成定时电路，锯齿波产生电路，微分和积分电路以及滤波电路等 电容用符号C表示。电容的基本单位为法拉，简称（F）但这电位过分大，平常常用的单位还有微法（uF），纳法（nF）和皮法（pF ）等。它们之间的换算关系是：1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(F) 1微法(F)= 1000纳法2.2.1 电容的分类 电容的种类很多，分类方法也各有不同。从结构上分可分为：固定电容器和可变电容两大类。根据介质材料不同来区分可分为：气体介质电容（空气电容、真空电容、充电式电容）；液体介质电容器（油浸电容）；无机固体介质电容（纸介电容、涤纶电容）；电解介质电容(分液式和干式两种)；复合介质电容（纸膜混合电容）。下面介绍2种常用电容的结构及特点。1、 瓷介电容用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及调整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合，这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。2、 电解电容电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。同时电解电容正负不可接错它很适合在低频电路中使用 图3瓷介电容 图4电解电容2.2 电容的作用 滤波作用：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容耦合，为了防止信号中低频分量损失过大，一般采用容量较大的电解电容。2.3 三极管 晶体三极管简称三极管，按材料分为锗三极管，硅三极管 ；按PN结组合为NPN 三极管、PNP三极管；从结构上分为点接触型和面接触型；按工作频率分为高频管（频率大于3MHz）、低频管（频率小于3MHz）;按功率来分为大功率管（功率大于1W）,中功率管（功率为0.5W到1W之间）、小功率管（功率小于0.5W）2.4 发光二极管它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结 附近 数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算： R=（EUF）/IF （式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流 ）。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌靠近小舌的引线是正极。如下图 图（5）发光二极管2.5 电感当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”（H）。也可利用此性质制成电感元件。 当线圈中有电流通过时，线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时，其周围的磁场也产生相应的变化，此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势（感生电动势）（电动势用以表示有源元件理想电源的端电压），这就是自感。 两个电感线圈相互靠近时，一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈，这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度，利用此原理制成的元件叫做互感器。 2.6 蜂鸣器 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件；蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。 压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器 推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。图（6）电磁式蜂鸣器2.7 优先编码器74LS14874LS148 为 8 线3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式， 将 8 条数据线（07）进行 3 线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。 利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。管脚功能：07 编码输入端(低电平有效) EI 选通输入端(低电平有效) A0、A1、A2 编码输出端(低电平有效) GS 宽展端(低电平有效) EO 选通输出端 。其引脚图 功能表如下图（7）74LS148 引脚图表（2） 74LS148 功能表输入输出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLHL为低电平 ，H为高电平，为不接2.8 四RS锁存器74LS2791R 和 1S1 1S2 输出为Q1 2R和2S 输出为 Q2 3R和3S1 3S2 输出为Q3 4R 和 4S 输出为 Q4 其实它就是4组与非门组成的RS 触发器。其功能为 R为高电平 S为低电平则输出为高电平 R为低电平 S为高电平则输出为低电平，R S都为高电平则为保持原来的Q。其引脚图如下图（8）74LS279 引脚图2.9 译码器74LS48 与7段数码管74LS48 高电平有效 输入端为D C B A 输出端为 a b c d e f g 与7段数码管的 a b c d e f g 相连 2者8号脚接地其引脚图如下 图（9）74Ls48引脚图 图（10） 7段数码管引脚图其功能就是译码 比如 5即是0101 即 7段数码管a f g c d 亮显示为 52.10 计数器 74LS19274LS192 是双十进制的可逆计数器Cpu为加计数时钟输入端，Cpd为减计数输入端非PL为置数端，非Tcu为非同步进位输出端，非Tcd 为非同步借位输出端，P0 P1 P2 P3为计数器输入端，MR为清除端，Q1 Q2 Q3 Q4为数据输出端其引脚图和功能表如下 图（11）74LS192 引脚图表（3）74LS192 功能表 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01 0000 0 0 dcbadcba 011 加计数 01 1 减计数2.11单稳态触发器74HC 121 1. 单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。 2. 在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。 3. .由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。该触发器能脉冲整形和脉冲定时以下是其原理利用单稳态触发器能产生一定宽度的脉冲这一特性，可以将过窄或过宽的输入脉冲整形成固定宽度的脉冲输出，从而达到脉冲整形；若将单稳态触发器的输出Vo接至与门的一个输入脚，与门的另一个输入脚输入高频脉冲序列Vf。单稳态触发器在输入负向窄脉冲到来时开始翻转，与门开启，允许高频脉冲序列通过与门从其输出端VAND输出。经过tpo定时时间后，单稳态触发器恢复稳态，与门关闭，禁止高频脉冲序列输出。由此实现了高频脉冲序列的定时选通功能。这就是其脉冲定时功能。管脚3（A1）、4（A2）是负边沿触发的输入端；管脚5（B）是同相施密特触发器的输入端，对于慢变化的边沿也有效；管脚10（Cext）和管脚11（Rext/Cext）接外部电容（Cx），电容范围在10pF10F之间；管脚9（Rint）一般与管脚14（VCC，接5V）相连接；如果管脚11为外部定时电阻端时，应该将管脚9开路，把外接电阻（Rx）接在管脚11和管脚14之间，电阻的范围在240k之间。其他管脚：管脚7（GND）、管脚2、8、13为空脚。以下是其引脚图： 图（12）74HC121连接电路2.12 门电路凡是对脉冲脉冲通路上的脉冲起着开关作用的电子线路就叫做门电路，是基本的逻辑电路。门电路可以有一个或多个输入端，但只有一个输出端。门电路的各输入端所加的脉冲信号只有满足一定的条件时，“门”才打开，即才有脉冲信号输出。从逻辑学上讲，输入端满足一定的条件是“原因”，有信号输出是“结果”，门电路的作用是实现某种因果关系逻辑关系。所以门电路是一种逻辑电路。基本的逻辑关系有三种：与逻辑、或逻辑、非逻辑。与此相对应，基本的门电路有与门、或门、非门。2.12.1 3组3输入与门电路 74LS11 74LS11 就是3组3输入与门电路其功能可按公式Y=ABC2.12.2 与非门74LS00 74LS00 就是2输入4与非门电路其功能可按公式Y=AB 的非以下是2者门电路的引脚图 图（13）74LS11 引脚图 图（14）74LS00引脚图2.13 定时器 NE555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。其各个引脚的功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 2脚：低触发端。 3脚：输出端。 4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。6脚：TH高触发端。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V。一般用5V。555里面包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。以下是其引脚图与功能表：图（15）NE555引脚图表（4）NE555功能表清零端高触发端TH低触发端Q放电管T功能00导通直接清零101x保持上一状态保持上一状态110x保持上一状态保持上一状态10 10 11 0导通截止置1 清零三、 仪器工具的使用3.1 电烙铁的介绍与使用3.1.1 外热式电烙铁 由烙铁头、烙铁芯、外壳、木柄、电源引线、插头等部分组成。由于烙铁头安装在烙铁芯里面，故称为外热式电烙铁。 烙铁芯是电烙铁的关键部件，它是将电热丝平行地绕制在一根空心瓷管上构成，中间的云母片绝缘，并引出两根导线与 220V 交流电源连接。外热式电烙铁的规格很多，常用的有 25W、45W、75W、100W 等，功率越大烙铁头的温度也就越高。3.1.2 内热式电烙铁 由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁芯、烙铁头组成。由于烙铁芯安装在烙铁头里面，因而发热快，热利用率高，因此，称为内热式电烙铁。内热式电烙铁的常用规格为20W、50W 几种。由于它的热效率高，20W 内热式电烙铁就相当于 40W 左右的外热式电烙铁。内热式电烙铁的后端是空心的，用于套接在连接杆上，并且用弹簧夹固定，当需要更换烙铁头时，必须先将弹簧夹退出，同时用钳子夹住烙铁头的前端，慢慢地拔出，切记不能用力过猛，以免损坏连接杆。3.1.3电烙铁的使用（1）右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。（2）将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在23秒钟。（3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。（4）用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。3.2 万用表的使用与注意事项A万用表的使用方法 1）使用前，应认真阅读有关的而是用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用。 2) 交直流电流的测量：将量程开关拨到DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程，黑笔插入COM孔，红笔插入带有A字的孔。测量直流量时，数字万用表自动显示极性。3） 交直流电压的测量：跟上面差不多但红表笔插入V/ 档，并将万用表并联读数即显示。4) 电阻的测量：将量程开关拨到合适量程，红笔插入V/孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选量程的最大值，万用表显示”1”,这是应该选择更高的量程。5) 二极管的测量：数字万用表可以测量发光二极管，整流二极管测量时，表笔位置与电压测量一样，将旋钮旋到“ ”档；用红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极，这时会 显示二极管的正向压降。肖特基二极管的压降是0.2V左右，普通硅整流管（1N4000、1N5400系列等）约为0.7V，发光二极管约为 1.82.3V。调换表笔，显示屏显示“1.”则为正常，因为二极管的反向电阻很大，否则此管已被击穿。B万用表使用注意事项 1、如果无法一线估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程测量一次，再看情况逐渐把量程减小到合适的位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压档，并关闭电源。2、满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其他位均消失，这时候应选择更高的量程。3、测量电压时，应将数字万用表与被测电阻并联。测电流时应与被测电流串联，测直流量时不必考虑正、负极性。4、当误用交流电压档去测量直流电压，或者误用直流电压档去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。3.3示波器的使用方法 1示波器的使用首先要获得基线，一般实验室里的基线已经有了，若没有就使亮度适中，聚焦和辅助聚焦适中，1)垂直输入耦合置“AC”,垂直工作方式置“CHI”垂直灵敏度微调校准置“CAI” 垂直通道同步源选择置中间位置，垂直位置置中间位置，A和B扫描时间因数一起预置在”0.5ms/div“ ,A扫描时间微调置校准位置”CAL,水平位移置中间位置，扫描工作方式置“A”,触发同步方式置“AUTO”,斜率开关置“+”,触发耦合开关置“AC,触发源选择置”IN 2) 按下电源开关，电源指示灯点亮 3) 调节A亮度聚焦等有关控制旋钮，可出现纤细明亮的扫描基线，调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合 4) 调节轨迹平行度控制使基线与水平坐标平行。 2 显示信号：一般情况下，示波器本身均有一个0.5Vp-p标准方波信号输出口，当获得基线后，即可将探头接到此处，此时屏幕应有一串方波信号，调节电压量程和扫描时间因数旋钮，方波的幅度和宽窄应变化，至此说明示波器基本调整完毕可以投入使用。.3 测量信号：将测试线接在C Hl或CH2输入插座，测试探头触及测试点，即可在示波器上观察到波形。如果波形幅度太大或太小，可调整电压量程旋钮；如果波形周期显示不适合，可调整扫描速度旋钮。四、软件的介绍与使用4.1 Keil C 的使用 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用 Keil uVision2软件编程流程使用keil uvision2 软件编写程序的过程中，一般的使用流程为：1、打开keil uvision2 工作界面或者直接点击桌面上快捷方式图标。2、点击（按鼠标左键）“Project”，弹出下拉框，点击“New Project”，在弹出的对话框中输入工程名，“保存”，建立工程；CPU的选择：找到对应的实验所用型号芯片，“确认”，弹出“copy standard 8051 startup code to project folder and add to project?”点击“否”。3、鼠标右击“target1”，选择“options for targettarget 1”,点击“output ”弹出选项，点击“creat HEX Fi”复选框；十六进制HEX文件。4、点击“file”，再点“new”或者直接点击该功能图标，输入源程序，保存：如果是汇编语言，后缀用“.a”，若是成语言编程，后缀则用“.c”。5、鼠标右击“source group1”，点击“add file to groupsource group1”，查找所编文件，“add”,再“close”。6、最后进行编译：选中文件，点击编译图标进行编译，便已结束查看有无错误和警告，有责修改程序，修改后再次编译。知道编译结果显示没有错误以及警告，则编程成功。4.2 Protel 的使用一般而言，绘制简单电路图原理图的设计可按下面过程来完成。1）设计好图纸大小：图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而言的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。2）设置Protel 99/Schematic设计环境：设置Protel 99/Schematic设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。3）旋转零件：用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。4）有原理图布线：利用Protel99/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。5）调整线路：将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。6）报表输出：通过Protel 99/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路的设计作准备。 7）文件保存及打印输出：最后的步骤是文件保存及打印输出。四、 智力抢答器的设计与制作方案的设计抢答按钮 优先编码器数据锁存器显示译码抢答显示 主持人控 时序控制 报警电路 制开关 电路 脉冲产 定时电路显示译码定时显示电路生电路 多路智力抢答器的电路由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答功能。定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器倒计时。当定时时间到却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：A、优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号。B、扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意。C、控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手进行再次抢答。D、控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。5.1 抢答电路的设计该部分主要由74148优先编码器、锁存器74279、译码器7448组成和按键、7段数码管组成。抢答输入端为74148的/I7到/I3脚，当有选手按键时，74148的相应引脚为低电平，电路完成以下动作： A 、 74148将编码输入到锁存器中，并通过锁存由7448译码后显示到数码管上。 B、 74148译码输出端/YEX=0，通过控制时序电路使74148的使能端/ST为1,74148停止译码工作，使以后其他选手的按键无效。 C 、 时序信号/YEX=0、CTR=1，通过控制时序电路，使计时电路停止工作、报警电路报警。 抢答部分的电路与其他电路的接口主要有： S：输入，与主持人总控相接，此处控制数码管的清零； /ST：输入，74148的使能控制端（由7400输入）； /YEX：输出，报警时序控制(与74121相连)； CTR：输出，报警时序控制（与7400相连）。图（16）抢答电路的设计5.2 定时电路的设计该部分主要由555脉冲产生电路、74192减法计数电路、7448译码电路和1个7段数码管即相关电路组成。一块74192实现减法计数，通过译码电路7448显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现置数，当主持人按下控制按键S时，实现预置。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在LED上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到，BO2输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。定时电路与其他电路的接口有： CLCK：输入，计数脉冲，时序控制电路产生，由7411输出； S：输入，主持人总控，此处控制计数器74192的预置数； BO2：输出，倒计时时间到时输出低电平0，与时序电路74121相接，控制报警。 图（17）定时电路的设计5.3 时序产生和时钟控制电路的设计图（18）时钟产生和时序控制电路该部分主要由定时器555、单稳态触发器74121、与非门7400、三段输入与门7411和相关电路组成。计数脉冲由555产生，通过7400和7411结合控制信号BO2、CTR控制输入到计数电路的脉冲有无。脉冲周期T=（R1+2R2）CLn2,当选择电容为10uF、电阻（R1+2R2）的值144.44千欧时，t=1s。本设计中选取R1=20千欧，R2=62千欧，T=0.998s。输出到计数电路的脉冲为CLCK=非CTR*BO2*CP，抢答开始时，BO2=/ST=1，故CLCK=CP，计数器工作正常，非ST=非（BO2*非CTR）；当计数时间到(BO2=0)或者有人抢答时（CTR=1），/ST=1，74148使能端为高电平，禁止编码，即此后的抢答无效。 时钟产生和时序控制电路与其他电路的接口有： BO2：输入，由计数电路产生 CTR：输入，由抢答电路产生； /ST：输出，控制抢答电路； CLCK：输出，提供给计数电路；5.4 报警电路的设计此电路主要完成抢答开始，抢答选手的报警提示和控制时间结束的报警提示。其电路图如图19所示。图（19）报警控制电路报警控制电路与其他电路接口有： /YEX：输入，由抢答电路提供； BO2：输入，由计数电路提供； PR：来自74121的/Q，与555的管脚RST相接，控制555的振荡。 该电路主要由555时钟电路（用于控制报警声音频率）、蜂鸣器即相关的延时电路和控制电路组成。单稳态触发器74121通过信号非YEX、BO2、S控制报警与否和报警时间，555时钟电路产生脉冲时钟。74121输出单稳态触发器的输出延时t=RextCextLn2，取Cext=10uF、Rext=620千欧时，有t=4.3s。 上电时，74121的非Q端输出暂态高电平，555振荡，蜂鸣器按时钟频率鸣叫，表示电路正常工作；当主持人按下键时，不能报警提醒选手，由于74121不能实现此功能，这是本设计的缺陷。在规定的时间内有人抢答时，非YEX由1跳到0,74121的非Q端输出暂态低电平，蜂鸣器连续发声报警，持续时间为t=4.3s。如果在规定的时间内无人抢答，BO2由1跳变到0,74121的非Q端输出暂态低电平，蜂鸣器连续发声报警持续时间为t=1S。五、 各部分电路的调试根据需求选择电路的设计单元进行组合，完成系统的原理图设计与PCB设计，对制作好的PCB板或准备好的面包板，按照装配图或原理图进行器件装配，装配好之后进行电路的调试。调试规则如下：1、 通电准备打开电源之前，先按照系统原理图检查制作好的电路板的通断情况，并取下PCB上的集成块，然后接通电源，用万用表检查板上个点的电源电压值，完成之后再关掉电源，插上集成块。2、 单元电路检测（1）抢答电路检测把主持人的控制开关设置为“清除”位置，用万用表检查RS触发器的非R端为低电平，输出端（Q4-Q1)全部为低电平。于是74LS148的BI=0,显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0,74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。让后把主持人控制开关拨到“开始”位置，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，5路抢答端口（即输入端非I1到I5）均为低电平。当有选手按键时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，Yex=0,经RS锁存器后，CTR=1，BI=1,74LS279处于工作状态，Q4Q3Q2=101 Yex=0经RS锁存器后输出“5”。此外，CTR=1，使74LS148仍处于禁止工作状态，其他按键的输入信号不会被接受。（2）定时电路检测用示波器检查555的输出波形是否为1HZ的方波信号，如不是，则对555的外围电路进行调整直至达到达到要求为止。给74LS192的数据输入端设定一次抢答的时间，如9秒（1001）的4位数据，高电平有效即可，观察显示器的显示时间是否进行减1的计数如有问题请按原理进行修改。（3）时序控制及报警电路检测A、当主持人将控制开关拨到“开始”位置是。扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。B、当参赛选手按动抢答按钮时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。C、 当设定的抢答时间到而无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路与定时电路停止工作。（4）整机调试A 、开始时，主持人将控制开关接地，抢答电路部分锁存器74LS279的状态输出全为0,74LS148的灭