數(shù)電實(shí)訓(xùn)論文-數(shù)顯智力搶答器設(shè)計(jì).doc

桂林電子科技大學(xué)數(shù)電實(shí)訓(xùn)（論文）用紙引 言 隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展智力競(jìng)賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，越來(lái)越被多數(shù)人喜愛(ài)和娛樂(lè)，像許多電視多擋智力競(jìng)賽節(jié)目都擁有大批的忠實(shí)觀眾?，F(xiàn)在的許多工廠，學(xué)校等單位也常常舉辦類似的智力競(jìng)賽活動(dòng)，然而智力競(jìng)賽搶答器是必要設(shè)備。 在有些地方舉行的各種智力競(jìng)賽游戲中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方大多數(shù)采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法或舉手方式判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤判造成比賽的不公平。因此為解決這一問(wèn)題特選擇此畢業(yè)設(shè)計(jì)用數(shù)模電制作一個(gè)低成本實(shí)用但又能滿足學(xué)校等單位需要的八路數(shù)顯智力搶答器。搶答器簡(jiǎn)介數(shù)顯智力搶答器設(shè)計(jì)采用8個(gè)搶答鍵、1個(gè)復(fù)位鍵、cd4511芯片、cd4068芯片、數(shù)碼顯示管等構(gòu)成的數(shù)字顯示搶答器的核心電路設(shè)計(jì)。該搶答器不僅具備搶答功能，還具有數(shù)碼顯示功能。搶答器工作原理：當(dāng)主持人發(fā)布搶答命令后，若有人按下?lián)尨疰I，這時(shí)通過(guò)芯片判斷且在數(shù)碼管顯示先按鍵人的號(hào)碼，這時(shí)其他人將不能進(jìn)行按鍵操作，同時(shí)報(bào)警聲響。當(dāng)要進(jìn)行下一次搶答時(shí)，由主持人按復(fù)位鍵，電路復(fù)位，進(jìn)入下一次搶答。該電路具有工作穩(wěn)定可靠，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。在有些地方舉行的各種智力競(jìng)賽游戲中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方大多數(shù)采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法或舉手方式判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤判造成比賽的不公平。因此為解決這一問(wèn)題特選擇此畢業(yè)設(shè)計(jì)用數(shù)模電制作一個(gè)低成本實(shí)用但又能滿足學(xué)校等單位需要的八路數(shù)顯智力搶答器 1、 電源電路概述數(shù)電的5v電源可由四節(jié)干電池組成，也可以由模電實(shí)訓(xùn)中做出的直流穩(wěn)壓可調(diào)電源來(lái)充當(dāng)，具體工作原理與本次實(shí)訓(xùn)的關(guān)聯(lián)不大，在此不再重復(fù)敘述。2、八路搶答器的工作過(guò)程及原理框圖2.1電路構(gòu)成如下圖所示：2.2 電路的原理?yè)尨鹌鞴ぷ髟恚寒?dāng)主持人發(fā)布搶答命令后，若有人按下?lián)尨疰I，這時(shí)通過(guò)芯片判斷且在數(shù)碼管顯示先按鍵人的號(hào)碼，這時(shí)其他人將不能進(jìn)行按鍵操作，同時(shí)報(bào)警聲響。當(dāng)要進(jìn)行下一次搶答時(shí)，由主持人按復(fù)位鍵，電路復(fù)位，進(jìn)入下一次搶答。該電路具有工作穩(wěn)定可靠，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。集成電路cd4511是數(shù)碼顯示搶答器的主要部分。這是一塊bcd-7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)電路。它的1、2、6、7腳為bcd碼輸入端。第915腳為顯示輸出端。3腳lt為測(cè)試端，當(dāng)它為“0”時(shí)，輸出全為“1”。4腳bi為消隱端，當(dāng)bi為“0”時(shí)，輸出全為“0”，此端為“0”時(shí)還能清除鎖存器內(nèi)的數(shù)值。5腳le為鎖存允許端，當(dāng)此端由“0”“1”時(shí)，a、b、c、d、e、f、g 7個(gè)輸出端保持在le為“0”時(shí)所加bcd碼對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)。16腳接電源正極，8腳接電源負(fù)極。集成電路輸入端與輸出端的關(guān)系見(jiàn)如下真值表。3、核心芯片介紹3.1 cd4511芯片引腳圖及其功能七段顯示器譯碼器/譯碼器ic cd4511 是一組用來(lái)作為bcd 對(duì)共陰極led 七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖，圖1與真值表圖2所示，其各腳功能如下：lt：做燈泡測(cè)試用，當(dāng)lt=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測(cè)七段顯示器是否正常。當(dāng)lt=1，則正常解碼。 bi：空白輸入控制，當(dāng)bi=0 (lt 為1 時(shí)) 則不論dcba 之輸入為何，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對(duì)有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無(wú)意義的數(shù)據(jù)輸入時(shí)顯示出來(lái)造成字型的系亂。le：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在cd4511 中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當(dāng)le=0 時(shí)(lt=1 且 bi=1)，dcba 數(shù)據(jù)會(huì)被送入ic 的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng)le=1 時(shí)，則ic 中的暫存器會(huì)關(guān)閉，僅保存原來(lái)在le=0 時(shí)的dcba數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說(shuō)當(dāng)le=1 時(shí)，不論dcba 的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響其輸出，其輸出abcdefg 仍保留原來(lái)在le 由0 轉(zhuǎn)為1 以前的資料。 3.2 cd4511工作原理cd4511的工作真值表如表3-2 （1）鎖存功能 ：譯碼器的鎖存電路由傳輸門(mén)和反相器組成,傳輸門(mén)的導(dǎo)通或截止由控制端le的電平狀態(tài)。 當(dāng)le為“0”電平導(dǎo)通，tg2截止；當(dāng)le為“1”電平時(shí)，tg1截止，tg2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。如圖3-3（2）譯碼 cd4511譯碼用兩級(jí)或非門(mén)擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門(mén)對(duì)輸入數(shù)據(jù)b、c進(jìn)行組合，得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)a、d一起用或非門(mén)譯碼。 （3）消隱 bi為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使b端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路如圖3-4所示。 消隱輸出j的電平為 j=（c+b）d+bi如不考慮消隱bi項(xiàng)，便得j=（b+c）d據(jù)上式，當(dāng)輸入bcd代碼從1010-1111時(shí)，j端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。 8421 bcd 碼對(duì)應(yīng)的顯示見(jiàn)下圖 ：選用共陰極數(shù)碼管，對(duì)于 cd4511 ，它與數(shù)碼管的基本連接方式如下圖 ：3.3 cd4068芯片cd4068芯片是四輸入的與非門(mén)，其功能是輸入端只要有一端為低電平，則輸出就為高電平，可以用此功能反饋會(huì)cd4511芯片使能端鎖存數(shù)字，芯片的相關(guān)資料圖片如下：4、 制作與調(diào)試本人從2009年6月11日久開(kāi)始動(dòng)手做起這個(gè)實(shí)訓(xùn)，在此我查閱了多本圖書(shū)館的書(shū)籍，再經(jīng)過(guò)跟老師的交流。我終于決定了自己就做這個(gè)實(shí)訓(xùn)作品搶答器。第二天我就開(kāi)始了畫(huà)仿真圖，我畫(huà)了很久都仿真不出結(jié)果，最后在莫榮老師指導(dǎo)下我成功完成了原理圖仿真。在這個(gè)過(guò)程中我也學(xué)習(xí)到了些運(yùn)用仿真軟件的技巧。接著，我們就開(kāi)始自己畫(huà)我們的原理圖跟pcb了，當(dāng)然你也可以選擇用萬(wàn)用版的，我選擇了用pcb來(lái)做，布線比較方便。往后兩天我打印了pcb，同時(shí)腐蝕、鉆孔，焊接。到最后完成作品。但是并沒(méi)有成功的調(diào)試出來(lái)要的效果。經(jīng)過(guò)自己和老師的修改下，發(fā)現(xiàn)焊接點(diǎn)有點(diǎn)問(wèn)題和跳線的時(shí)候出現(xiàn)虛焊，在檢查出錯(cuò)誤之后，迅速改正，派出了問(wèn)題，使我的電路板正常工作起來(lái)，那時(shí)的心情非常激動(dòng)。制作工程中遇到了許多問(wèn)題，比如怎么分辨三極管的管腳，cd4511怎么正確運(yùn)用，數(shù)碼管的管腳怎么用萬(wàn)用表來(lái)辨別，我都會(huì)都常常打電話給老師或者去找同學(xué)問(wèn)下。焊接時(shí)碰到問(wèn)題就和身邊的同學(xué)一起想辦法商量解決。4.1焊接問(wèn)題（1） 焊接方法 焊錫絲的拿法 經(jīng)常使用烙鐵進(jìn)行錫焊的人，一般把成卷的焊錫絲拉直，然后截成一尺長(zhǎng)左右的一段。在進(jìn)行連續(xù)焊接是，錫絲的拿法應(yīng)用左手的拇指、食指和小指夾住錫絲，用另外兩個(gè)手指配合就能把錫絲連續(xù)向前送進(jìn)。若不是連續(xù)焊接，錫絲的拿法也可以采用其他形式。 電烙鐵的握法 根據(jù)電烙鐵的大小、形狀和被焊件要求的不同，電烙鐵的握法一般有三種：正握法、反握法和握筆法。握筆法適合于使用小功率的電烙鐵和進(jìn)行熱容量小的被焊件的焊接。（2）焊接步驟 準(zhǔn)備 首先把被焊件、錫絲和烙鐵準(zhǔn)備好，處于隨時(shí)可焊的狀態(tài)。加熱被焊件 把烙鐵頭放在接線端子和引線上進(jìn)行加熱。放上焊錫絲 被焊件經(jīng)加熱達(dá)到一定的溫度后，立即將手中的錫絲觸到被焊件上使之溶化以得到適量的焊料。注意焊錫應(yīng)加到被焊件上與烙鐵頭對(duì)稱的一側(cè)，而不是直接加到烙鐵頭上。移開(kāi)焊錫絲 當(dāng)錫絲熔化一定量后（焊料不能太多），迅速移開(kāi)錫絲。移開(kāi)電烙鐵 當(dāng)焊料的擴(kuò)散范圍達(dá)到要求后移開(kāi)電烙鐵。撤離烙鐵的方向和速度的快慢與焊接質(zhì)量密切相關(guān)，操作時(shí)應(yīng)特別留心仔細(xì)體會(huì)。（3） 焊接注意事項(xiàng) 烙鐵的溫度要適當(dāng)，可將烙鐵頭放放到松香上去檢驗(yàn)，一般以松香熔化較快又不冒大煙的溫度為適宜。焊接的時(shí)間要適當(dāng)，從加焊料到焊料熔化并流滿焊接點(diǎn)，一般應(yīng)在三秒鐘之內(nèi)完成。若焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，助焊劑完全揮發(fā)，就失去了助焊的作用，會(huì)造成焊點(diǎn)表面粗糙，且易使焊點(diǎn)氧化。但焊接時(shí)間也不宜過(guò)短，時(shí)間過(guò)短則達(dá)不到焊接所需要的溫度，焊料不能充分熔化，易造成虛焊。焊料與焊劑的使用要適量，若使用焊料過(guò)多，則多余的焊料會(huì)流入管座的底部，降低管腳之間的絕緣性；若使用的焊劑過(guò)多，則易在管腳周圍形成絕緣層，造成管腳與管座之間的接觸不良。反之，焊料和焊劑過(guò)少易早成虛焊。焊接過(guò)程中不要觸動(dòng)焊接點(diǎn)，在焊接點(diǎn)上的焊料未完全冷卻凝固時(shí)，不應(yīng)移動(dòng)被焊元器件及導(dǎo)線，否則易變形，也可能造成虛焊現(xiàn)象。焊接過(guò)程中也要注意不要燙傷周圍的元器件及導(dǎo)線。 4.2 電路調(diào)試測(cè)量電壓法首先要確認(rèn)的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點(diǎn)的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導(dǎo)通時(shí)，be結(jié)電壓在0.7v左右，而ce結(jié)電壓則在0.3v左右或者更小。如果一個(gè)三極管的be結(jié)電壓大于0.7v（特殊三極管除外，例如達(dá)林頓管等），可能就是be結(jié)就開(kāi)路。信號(hào)注入法將信號(hào)源加至輸入端，然后依次往后測(cè)量各點(diǎn)的波形，看是否正常，以找到故障點(diǎn)。有時(shí)我們也會(huì)用更簡(jiǎn)單的辦法，例如用手握一個(gè)鑷子，去碰觸各級(jí)的輸入端，看輸出端是否有反應(yīng)，這在音頻、視頻等放大電路中常使用（但要注意，熱底板的電路或者電壓高的電路，不能使用此法，否則可能會(huì)導(dǎo)致觸電）。如果碰前一級(jí)沒(méi)有反應(yīng)，而碰后一級(jí)有反應(yīng)，則說(shuō)明問(wèn)題出在前一級(jí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查。其它的尋找故障點(diǎn)的方法，例如看、聽(tīng)、聞、摸等“看”就是看元件有無(wú)明顯的機(jī)械損壞，例如破裂、燒黑、變形等；“聽(tīng)”就是聽(tīng)工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等；“聞”就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等，對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的電子維修人員來(lái)說(shuō)，對(duì)這些氣味是很敏感的；“摸”就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。一些功率器件，工作起來(lái)時(shí)會(huì)發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒(méi)有工作起來(lái)。但如果不該熱的地方熱了或者該熱的地方太熱了，那也是不行的。一般的功率三極管、穩(wěn)壓芯片等，工作在70度以下是完全沒(méi)問(wèn)題的。70度大概是怎樣的一個(gè)概念呢？如果你將手壓上去，可以堅(jiān)持三秒鐘以上，就說(shuō)明溫度大概在70度以下（注意要先試探性的去摸，千萬(wàn)別把手燙傷了）。謝辭在此我要感謝在本次實(shí)訓(xùn)過(guò)程中幫助過(guò)我的所有同學(xué)和指導(dǎo)老師，謝謝他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)，我的同學(xué)都會(huì)耐心地來(lái)幫助我，在我有疑問(wèn)時(shí)，我跑去問(wèn)老師，老師也會(huì)在百忙之中抽出時(shí)間熱心的幫我解答疑問(wèn)。感謝老師們給與我們的幫助，感謝老師為我們提供的一切物質(zhì)保證。每天堅(jiān)持叫我們?nèi)グ宸亢灥?，給我們答疑，也提供相關(guān)的鉆床和復(fù)試也給我們使用，為我們成功完成實(shí)訓(xùn)提供了充足的物質(zhì)保證，也體現(xiàn)出各位老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。同時(shí)也感謝學(xué)院為我們免費(fèi)提供元器件和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。最后我要鄭重的感謝莫榮、郭振軍、朱建芳、賓恩鈞等多位老師的指導(dǎo)，感謝你們跟我們一起經(jīng)歷這兩周有意義的實(shí)訓(xùn)。尤其是莫榮老師，在我困難的時(shí)候幫了我一把，助了我一臂之力。還要感謝我們班的幾位同學(xué)，困難的時(shí)候給我信心幫我度過(guò)難關(guān)，為我成功完成本次實(shí)訓(xùn)做了鋪墊，