多路控制開關(guān)電路設(shè)計

1、課程設(shè)計報告題 目：多路控制開關(guān)電路設(shè)計課程名稱：學生姓名：學生學號：年 級：專 業(yè)：班 級： 指導教師:電子工程學院制2017年3月1多路控制開關(guān)電路設(shè)計的任務(wù)與要求 11.1多路控制開關(guān)電路課程設(shè)計的任務(wù) 11.2多路控制開關(guān)電路課程設(shè)計的要求 12多路控制開關(guān)電路設(shè)計方案制定 22.1多路控制開關(guān)電路設(shè)計的原理 23多路控制開關(guān)電路設(shè)計方案實施 33.1多路控制開關(guān)電路單元模塊功能及電路設(shè)計 33.2多路控制開關(guān)電路電路參數(shù)計算及元器件選擇 63.3多路控制開關(guān)電路系統(tǒng)整體電路圖 113.4 元器件清單 1 14多路控制開關(guān)電路設(shè)計的仿真實現(xiàn)（或者硬件制作與調(diào)試）114.2多路控制開關(guān)電

2、路設(shè)計仿真實現(xiàn) 134.4多路控制開關(guān)電路設(shè)計數(shù)據(jù)分析 155. 多路控制開關(guān)電路實物設(shè)計 155.1設(shè)計過程 155.2硬件實現(xiàn) 1 56. 總結(jié)及心得體會 167. 參考文獻 168. 附錄 17多路控制開關(guān)電路設(shè)計電子工程學院電子信息工程專業(yè)1多路控制開關(guān)電路設(shè)計的任務(wù)與要求1.1多路控制開關(guān)電路課程設(shè)計的任務(wù)設(shè)計多路開關(guān)控制多路，用多個開關(guān)控制數(shù)碼管1.2多路控制開關(guān)電路課程設(shè)計的要求1用多個開關(guān)控制，用不同的開關(guān)控制數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，實現(xiàn)不同的功能八組參賽者在進行搶答時，搶發(fā)先者按下面前的按鈕時，搶答器能準確地判斷 出搶先者，并以蜂鳴器聲為標志。2搶答器應(yīng)具有互鎖功能，某組搶答后

3、能自動封鎖其他各組進行搶答。3系統(tǒng)應(yīng)具有一個總復(fù)位開關(guān)。2多路控制開關(guān)電路設(shè)計方案制定2.1多路控制開關(guān)電路設(shè)計的原理接通電源后，主持人將開關(guān)撥到"清除"狀態(tài)，多路控制開關(guān)電路處于禁止狀態(tài)主持人將開關(guān)置開始"狀態(tài)，宣布"開始"工作。揚聲器給出聲響提示。選手在定時時 間內(nèi)按鍵時。多路控制開關(guān)電路完成優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。 當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作 "清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。鎖存器輸入信號均為同一電平時，鎖存器控制電路的輸出信號使鎖存器打

4、開，這時鎖存器輸入端的信號送往相應(yīng)的輸出端。 當有一輸入端的 電平發(fā)生條便是其對應(yīng)輸出端點評也隨著發(fā)生變化， 次變化的輸出電平送入鎖存器控 制電路，控制電路立即產(chǎn)生控制信號封鎖鎖存器， 讓鎖存器進入鎖存工作狀態(tài)。此時 無論那個輸入端電平發(fā)生變化，鎖存器各個輸出端電平保持不變。發(fā)生變化的輸出端 經(jīng)過編碼器編碼之后，將相關(guān)信息由譯碼器送入數(shù)碼顯示器， 顯示相應(yīng)的組別，并發(fā) 出響聲。2.2多路控制開關(guān)電路設(shè)計的技術(shù)方案圖一總電路3多路控制開關(guān)電路設(shè)計方案實施3.1多路控制開關(guān)電路單元模塊功能及電路設(shè)計1.輸入電路:圖三輸入電路輸入電路有鎖存器和按鍵組成。當鎖存器 CD4511的LE端為高電平時，鎖存

5、器輸入端DADD的電平能直接送到相應(yīng)的翰出端QAQG當 LE斷變?yōu)榈碗娖綍r，鎖存器封鎖，即鎖存器輸入端的電平不能送到相應(yīng)的輸出端，各輸出端保持封 鎖前的電平2.鎖存器控制電路:Q禮CEL 0&« QC MT ?I-二.* * 0&% LT 1RH AU圖四鎖存器11鎖存器控制電路由相應(yīng)的門電路組成。 當主持人控制開關(guān)S9關(guān)閉時,CD4511的LE端為高電平,鎖存器輸入端 DADD的高電平直接送到相應(yīng)的輸出端QAQG, 隨后主持人將開關(guān)S置于開啟，LE控制端仍然保持高電平，搶答貯備工作已經(jīng)完成。 當8個搶答開關(guān)S1S8中有一個先按下時，其對應(yīng)的 D端為低電平，次低電平送

6、到 鎖存器對應(yīng)的輸出端，LE控制端為低電平，CD4511執(zhí)行鎖存功能，這時如果有按鍵按 下鎖存器的輸出端也不會跟著改變，從而實現(xiàn)了自鎖。3.數(shù)碼管顯示電路：輸出的高電平和低電平分別輸入共陰極數(shù)碼管ag，顯示08搶答者的編號脈沖發(fā)生器:圖六脈沖由555定時器產(chǎn)生時間基準信號秒脈沖 3.2多路控制開關(guān)電路電路參數(shù)計算及元器件選擇1. CD4511CD4511是一片 CMOS BCD 鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD碼-七段碼譯碼器。AlA2LTBILEA3AnVss1163VDD216Yf314Yg413Ya6CD4511123Yb611Yc710Yd89Y

7、eV7圖七譯碼器A0A3 :二進制數(shù)據(jù)輸入端/Bl :輸出消隱控制端LE:數(shù)據(jù)鎖定控制端/LT:燈測試端YaYg :數(shù)據(jù)輸出端VDD :電源正VSS :接地真值表:kA1ft比LE£nA1右dfE1IDr_LJ1111tl1111'1fl1> :II00000e0DI1口au1I1iit00011011打QflD1011It1IuI1o12011011110o130t ”100UJ1aDtJ40110t >1ri10t16011ftLQ0ci11I0t10I1IIiD0打0T011a00iti11I1*011:0011110011BD111O'1ua000

8、ou00*-101000. 一aa0001r"1111oaaa00ftIa11000a0000I11iIa0豺000Cl00ti1I1下000u0 11心 .a11XI1VI祁CD4511真蘑表其中a b c d為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示 器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“ 8 ”，各筆段都被點亮，以檢查顯示 器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時，B1端應(yīng)加高電平。另外CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。a

9、g是7段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。 下圖是CD4511和CD4518配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只CD4511和LED數(shù)碼管即可。所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在 應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓 5V時可使用300 Q的限 流電阻。2丄 M555CM圖八 LM555CM精確定時，脈沖發(fā)生，連續(xù)定時，頻率變換,脈沖寬度調(diào)制，脈沖相位調(diào)制. 引腳說明：1 GND地線2 TR觸發(fā)3 OUT輸出4 RES復(fù)位5 CV控制電壓6 TH閥值7 DIS放電8 VCC電源3共陰極數(shù)碼管:數(shù)碼管的一種是半導體發(fā)光器件，其

10、基本單元是發(fā)光二極管。4.蜂鳴器圖十用于報警發(fā)聲3.3多路控制開關(guān)電路系統(tǒng)整體電路圖vcc3.4兀器件清單三極管D1555CWE參數(shù)_J.dK22KlOOOOpFIN41482N2222C數(shù)量722182K400電觸IQOuF17291蜂鳴器1CD45113 數(shù)碼管94多路控制開關(guān)電路設(shè)計的仿真實現(xiàn)（或者硬件制作與調(diào)試）4.1仿真軟件介紹Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以 Windows為基礎(chǔ)的仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路 硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理

11、圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE技術(shù)就 可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學教育。通過 Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到 原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。工程師們可以使用 Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了 SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的 SPICE技術(shù)就 可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學教育。通過 Multisim和虛擬儀

12、器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到 原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。EDA就是Electronic Design Automation ”的縮寫技術(shù)已經(jīng)在電子設(shè)計領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。發(fā)達國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設(shè)計。一臺電子產(chǎn)品的設(shè)計過程，從概念的確立，到包括電路原理、 PCB版圖、單片機程序、機內(nèi)結(jié)構(gòu)、FPGA 的構(gòu)建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級設(shè)計， 再到PCB 鉆孔圖、自動貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計 算機上完成。EDA技術(shù)借助計算機存儲量大、運行速度快的特點，可

13、對設(shè)計方案進 行人工難以完成的模擬評估、設(shè)計檢驗、設(shè)計優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、電子整機系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)手段。美國NI公司（美國國家儀器公司）的 Multisim軟件就是這方面很好的一個工具。而且 Multisim計算機仿真與虛擬儀器技術(shù)（LABVIEW 8）（也是美國NI公司的）可以很 好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。學員可以很好地、很方 便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。極大地提高了學員的學習熱情和積極性。 真正的做到了 變被動學習為主動學習。這些在教學活動中已經(jīng)得到了

14、很好的體現(xiàn)。 還有很重要的一 點就是：計算機仿真與虛擬儀器對教員的教學也是一個很好的提高和促進。4.2多路控制開關(guān)電路設(shè)計仿真實現(xiàn)|I'1I'3Th圖十二各開關(guān)對應(yīng)顯示數(shù)字 I ii Illlll電路可同時進行8個搶答，按鍵按下后，電路有蜂鳴器，同時顯示優(yōu)先搶答者的 號數(shù)，搶答成功后，再按按鍵，顯示不會改變，除非按 s9復(fù)位鍵，復(fù)位后，顯示清 零，可繼續(xù)搶答，對呀按鍵數(shù)碼管顯示對應(yīng)的號數(shù)。4.3多路控制開關(guān)電路設(shè)計系統(tǒng)測試用mulitisim進行仿真測試，實現(xiàn)其多路控制開關(guān)電路功能。整體電路如圖：vccIlkUL31I- C -iiJ0uF圖十三電路仿真圖依次打開s1s9，測試

15、仿真電路的性能。4.4多路控制開關(guān)電路設(shè)計數(shù)據(jù)分析測試的系統(tǒng)功能參數(shù)與設(shè)計要求相符5.多路控制開關(guān)電路實物設(shè)計 5.1設(shè)計過程1. 先確定要使用的元器件。了解各部分元器件的功能與各引腳對應(yīng)的位置2. 構(gòu)建電路圖，并畫出仿真測試構(gòu)建的電路是否可行。3. 仿真成功后，購買所需元器件。4. 設(shè)計元件的排版，按排版放置元件。5. 焊接并測試電路是否可實現(xiàn)功能。5.2硬件實現(xiàn)焊好電路如圖所示:6. 總結(jié)及心得體會在此次電子技術(shù)課程設(shè)計中，我更深入的了解了各種門電路的功能和應(yīng)用，多路控制開 關(guān)設(shè)計電路剛開始拿到的時候看著很簡單，實際做起來感覺其所涉及的范圍很廣，最后我通過室 友自己參加比賽的八路搶答器聯(lián)想到了多路控制開關(guān)設(shè)計電路這個命題，并一步步的自己構(gòu)建電路圖，畫仿真，在仿真的過程中也遇到了很多問題，好在經(jīng)過一步步的修正以后，終于成功的實 現(xiàn)了仿真，也培養(yǎng)了自己動手的能力，最重要的是要互相合作，多學學別人又是如何發(fā)現(xiàn)并解決 問題然后自己找原因。7. 參考文獻1 Natio nal Semico nductor Corporati on Lin ear Databook 3（ 1987 Rev.1 ）。2 脈沖與數(shù)字電路（第二版）陳傳虞主編，高等教育出版社199