8路抢答器的设计计划书.doc

8路抢答器的设计计划书2 8路抢答器的设计2.1设计内容与要求设计内容利用各种器件设计一个八路智力竞赛抢答器并用PROTEL或EWB画原理图与印制板电路图。总结检验电路设计的结果设计要求1、抢答器同时供八名选手或八个代表队比赛，分别用八个按钮S0S7表示。2、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。3、抢答器具有锁存于显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持到主持人讲系统清零为止。2.2系统的工作原理定时抢答器的总体框图如下图3-1： 图2-1 定时抢答器的总体框图如图所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。图2-1所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能： （1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；（2）扬声器发出短暂声响；（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。2.3元器件的识别和作用2.3.1 BCD-七段显示译码器74LS48图2-2 74LS48引脚图表2-1 74LS48功能表 要求输出015时，灭灯输入（BI）必须开始时保持高电平。如果不灭，则动态灭灯输入（RBI）必须开路或为高电平。 将一低电平直接加于灭灯输入（BI）时，则不管其他输入为任何电平，所有各段输出都关闭。 当动态灭灯输入/动态灭灯输出（BI/RBO）开路或者保持高电平而试灯输入为高电平时，所有各段输出都关闭并且动态灭灯输出（RBO）处于低电平（响应条件）。 当灭灯输入/动态灭等输出（BI/RBO）开路或者保持高电平而试灯输入为低电平时，则所有各段都开通。BI/RBO是线与逻辑，作灭灯输入（BI）或动态灭灯（RBO）之用，或两者兼用。2.3.2 8线-3线优先编码器74LS148和74LS279 图2-3 74LS148引脚图 图2-4 74ls279管脚 74LS148为8线3线优先编码器，表4为其功能表：输入输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1xxxxxxxx11111011111111111100xxxxxxx0000010xxxxxx01001010xxxxx011010010xxxx0111011010xxx01111100010xx011111101010x01111111100100111111111101表2-2 74ls148真值表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。74ls279在接法上有点不同，其中上图所示的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。2.4抢答电路的设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，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。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图3-1所示：图2-5 抢答电路图其工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48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。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。3 AUL-10电平指示说明书3.1设计内容与要求1 设计内容（AUL电平指示器）（1）模拟电子技术；（2）焊接技术；（3）AUL-10的组装技巧；（4）AUL-10的使用；2. 基本要求：掌握AUL10的电路图，熟练焊接操作：电压912，输入音响声音，把音响的红，黄灯亮起来，就焊接成功。3.2 介绍AUL-10电平的采用和参数 AUL-10电平指示器采用常用的电平指示芯片LM3915,配合较少的外围元件即可实现10点电平指示。技术参数：音频输入：01.5Vrms电源电压：DC 9-12V23.3电路原理图图3-1 电路原理图3.4元器件清单序号名称型号/规格编号序号名称型号/规格编号01电阻10R310LED红发红D9 D1002100R111集成电路LM3915N-1U103560R412IC座18PINU1041KR6 R7 R813接线端XH2.54卧式J1 J20510KR214LED灯架62.5*5*10.7DSP10620KR515连接线2.54单头线207电位器50KVR116PCBFR4 66*28108电容104PC1 C217说明书A4109LED黄发黄D1-D818包装袋11 表3-2 元器件清单3.5电子元器件识别与介绍：3.5.1LM3915芯片： 用途：发光二极管电平指示器电路。响度指示器工作原理：本电路采用LM3915条形AUL显示驱动2排#10的AUL，线性示声音的大小。声音由麦克风拾取后经由LM3915提供初级的放大，进入到LM3915输入引脚，由LM3915自动增益进行控制。依据输入电压的大小，点亮不同数量的LED,代表不同的声音响度。.3.5.2二极管介绍与识别发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。二极管正负极判定？一：普通二极管有色端标识一极为负极；图3-3 二极管二：发光二极管长脚为正，短脚为负。如果脚一样长，发光二极管里面的大点是负极，小的是正极。有的发光二极管带有一个小平面，靠近小平面的一根引线为负极。图3-4 发光二极管万用表中：红笔接“+”，黑笔接“-”；在测发光二极管时，低阻挡测不出来，可用RX10K档测，两表笔接触二极管的两级。如果电阻较小，黑表笔所接的是正极，电阻较大，黑表笔所接的是负极。发光二极管，若与TTL组件相连使用时，一般需串接一个470R的降压电阻，以防器件的损坏。普通发光二极管的检测（1）用万用表检测。利用具有10k挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200k,反向电阻的值为。如果正向电阻值为0或为，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实质地看到发光管的发光情况，因为10k挡不能向LED提供较大正向电流。 如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置10k挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至1m若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于1m，以免电流过大，损坏发光二极管。 （2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得VF在1.43V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF3V，且不发光，说明发光管已坏。红外发光二极管的检测由于红外发光二极管，它发射13m的红外光，眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.32.5V。正由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型桂光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光3.6产品特点两种指示模式：条状指示和火点状指示（由MOD短路点实现）两种安装方式：灯排可采用立式安装和卧式安装3.7焊接电路 通电前请先确认电源极性是否正确（以PCB板上标示极性为准）焊接电路图：图3-5正面焊接图图3-6 反面焊接图3.7.1 元器件的安装 焊接电路的基本原则有插装顺序，元器件的标记，元器件的距离等几个方面。安装电子元器件时需要的注意事项有：（1） 电子元器件在安装前应将引脚擦除干净，最好用细砂布擦光，去除表面的氧化层，以便焊接时容易上锡。但引脚已有镀层的，视情况可以不擦。（2） 根据原器件本身的安装方式，可采用立式或卧式安装。（3） 在安装较大，较重的元器件，除可以焊接在电路板上外，最好在采用支架固定，这样才能更加牢固可靠。（4） 需要保留较长的元器件引线时，必须套上绝缘导管，以防元器件引脚相碰短路。（5） 元器件安装要更美观。3.7.2 焊接的基本步骤准备：把被焊件，焊锡丝和加热好的电烙铁准备好。预热：把电烙铁头放在待焊处进行加热。送焊锡丝：被焊件加热到一定温度后，送电烙铁头的对面送上焊锡丝使之熔化适量的焊料在被焊件上。移开焊锡丝：当焊锡丝熔化一定量后，移开焊锡丝。撤去电烙铁：当焊接点上的焊料接近饱满，焊剂尚未完全挥发，焊点最光亮，流动性最强的时候，迅速撤去电烙铁。3.7.3 焊接的注意事项 （1）烙的温度要适当。可将电烙铁头放到松香上去检验，一般以松香熔化较快又不冒大烟的温度为适宜。 （2）焊接的时间要适当。焊接时间不宜过长，一般应在3秒之内完成，否则容易烫坏元器件，必要时可用镊子夹住引脚帮助散热。 （3）焊料与焊剂使用要适当。若焊料过多，多余的会流入管座的底部，降低管脚之间的绝缘性能；若焊剂过多，则会在管脚周围形成绝缘层，造成管脚与管座之间的接触不良。 （4）FET及集成电路的焊接。无论在哪种电路都不能承受高于300的高温，因此焊接时必须非常小心。 （5）焊前处理。焊接前，应对元器件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理4 设计总结本次电子课程设计实习将理论与实践有机地结合，既考查了同学对理论知识的掌握程度，由反映了实际动手能力，更主要的是考查了同学对知识的综合运用以及创新设计思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。针对课设题目八路抢答器，一开始还没有头绪，不会运用所学知识进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所提供的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证试验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的经验。同时也使自己认识到：1、 设计思路是整个设计的灵魂拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。翻阅各种资料，上网查询填补所需知识的空白是必要的。2、 调试调试工作是个精细工作。在调试过程中，有些问题是芯片本身损坏引起的，也有些是因为焊接问题引起的等因此排查过程需要特别有耐心，通过对芯片功能的检验，对焊点的检查最后检查出问题所在。当最后解决问题时，电路的正确是非常振奋，也很有成就感和满足感。3、 不足实验效率低，布线比较混乱，这些都有待提高。总之，在设计过程中学到了许多。作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟