電本模擬電路課程設(shè)計教學(xué)要求和選題

數(shù)字電路課程設(shè)計報告設(shè)計課題題目：定時搶答器黎明大學(xué)電子工程系專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù)班級成員學(xué)號小組成員：指導(dǎo)教師：設(shè)計時間：題目：定時搶答器一、設(shè)計目的掌握譯碼器、十進制加/減計數(shù)器的邏輯功能和工作原理，設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路；分析與設(shè)計時序控制電路。畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖，掌握智力搶答器的工作原理及其設(shè)計方法，并對各種元器件的功能和應(yīng)用有所了解。并能對其在電路中的作用進行分析。另外還要掌握電路原理和分析電路設(shè)計流程，每個電路的設(shè)計都要有完整的設(shè)計流程。這樣才能在分析電路是有良好的思路，便于查找出錯的原因。二、設(shè)計要求1 搶答器同時供 4名選手或4個代表隊比賽，分別用 4個按鈕S1~S4表示。2。設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) R，該開關(guān)由主持人控制。3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示， 同時揚聲器發(fā)出音樂提示。先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30秒）。當(dāng)主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，在槍答時間內(nèi)，選手槍答成功，這時計時器停止計時工作，顯示器上顯示參賽者的編號，保持到主持人按復(fù)位鍵為止。當(dāng)規(guī)定時間到，仍無人槍答時，本次槍答無效，揚聲器報警發(fā)出聲音，并禁止槍答，計時器顯示〃 00〃。三．方案設(shè)計與論證搶答器的組成方框圖為：DS?DS?DS?aaafbfgbfgbgecececdddLS?SPEAKERLEDLEDLEDS?SW-PBS?搶答電路倒計時電路CP聲響電路S?SW-PBSW-PBS?SW-PBS? 控制電路SW-PB-2- 2設(shè)計的方案有以下三種：方案一：用 CD4511、CD4068各一個電阻，開關(guān)，三級管和二級管若干及七段顯示器構(gòu)成搶答電路。本電路的控制方法是利用開關(guān)進行輸入編碼當(dāng)按鍵第一次就接下時，輸出由1111110變?yōu)樗酉碌逆I值的BCD編碼經(jīng)40688輸入與門和一個三級管控制后輸出CD4511第五腳使其從底電平變?yōu)楦唠娖?，從而鎖住CD4511，實現(xiàn)槍答功能。記數(shù)器利用兩個CD40110和CD4011組合成30秒的加法記數(shù)器，此電路原理簡單，制作方便，但顯示不為倒計時，觀看比較不直接。方案二：采用CD40175四D觸發(fā)器，CD4511，CD4081四2輸入與門各1個電阻開關(guān)，二級管若干，構(gòu)成槍答器，本電路工作原理也利用開關(guān)與二級管結(jié)合做編碼用。同時在按鈕按下的時候也發(fā)出一個脈沖到CD40175的CP輸入端，使其輸出在CP脈沖下翻轉(zhuǎn)，利用四D觸發(fā)器的四個（Q反）經(jīng)CD4081與門后控制CD40175的CP脈沖使其電路鎖住封鎖按鍵禁止搶答。倒計時電路采用CD4510與CD4511配合。本電路有兩部分組成，方案三：由CD4043一個，電阻，二級管，開關(guān)若干組成。CD4043是一快內(nèi)部由4個高電平有效的RS觸發(fā)觸發(fā)器組成。當(dāng)4個輸出端有其中一個被按下時，CD4023相應(yīng)的輸出端經(jīng)三級管的編碼輸出到數(shù)碼顯示器使其顯示當(dāng)前按下的按鈕組。從數(shù)碼顯示器的b筆段引出一個公共的信號給三級管的反向接到開關(guān)的控制端，禁止搶答。把CD4043的四個CR清零接在一起，接個電阻到地，并接一個開關(guān)到電源，按動此開關(guān)則輸出清零。電路進入下一次搶答準(zhǔn)備。本電路采取方案三！四、設(shè)計原理和電路圖如下1：搶答電路該電路的根本任務(wù)是準(zhǔn)確的判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。在得到第一信號后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組再次發(fā)出搶答信號也無效。同時還必須注意，第一搶答信號應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。當(dāng)電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二級管直接指示出組別（這里我們采用LED數(shù)碼管顯示）。同時用第一搶答信號控制一個音樂芯片工作，使其推動揚聲器發(fā)出聲響，表示該題搶答有效。本電路用一個CD4043RS觸發(fā)器和LED數(shù)碼管顯示器組成，可以將四位搶答者的按鈕通過譯碼，驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示器顯示出他們最先搶答者的序號。而時序控制電路的功能是當(dāng)參賽選手按動搶答器時，使音樂芯片工作揚聲器發(fā)聲，這時搶答電路和定時電路停止工作。-3- 3AR18S1S2S3S4RRES2Q5S3S4S5S6S7D1D2DS10SW-PBSW-PBSW-PBSW-PBSW-PB2bDPYNPN1D33caDIODEDIODE6ffgb6D4715U1GNDDIODE5geeccd4043D51R3ad32DIODE4[LEDgn]CNdQ07CR0ERES2D6VR111DIODECRYSTALR215RES2R31R8DIODEQ34S0D76S1R7D8Q19DIODE12S2RES2DIODE14DD10D9S3R6NQ210GRES2D11IODEDIODER9R10R11R12R138RES2RES2RES2RES2RES2RES2DIODEb搶答電路按R進入搶答狀態(tài)此B點時為，低電平A點，為高電平按S1-S4搶答后B，點為高電平A點，為低電平B輸入高電平后停止搶答（為控制用）。（2）倒計時電路該電路的采用CD40110做為個位數(shù)計時，它是一個十進制加減法譯碼顯示計數(shù)器。十位數(shù)采用CD40192可預(yù)置加減法BCD計數(shù)器，輸出經(jīng)七段LED譯碼器CD4511使數(shù)碼顯示器工作。在CD40192的可預(yù)置端用兩個單刀雙擲開關(guān)控制，實現(xiàn)時間10秒、20秒、30秒可調(diào)的功能。-4- 4 高電平復(fù)位

12345673210541111911ABCDEFGABCD712632670123OOOODC0123LRNCPPPPMGPV5109481611111復(fù)位1234567定時時間到54323211111543232111搶答信號輸入68495脈沖輸入秒脈沖輸入68495（3）1HZ脈沖產(chǎn)生電路該電路的采用555定時電路。555定時電路是一種電路簡單且多用途的單片中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而要波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器和電子玩具等等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。VCCR211KR424815KRV1U7A55RC7CDISVOUT100KtQ32lDo6VTRIGNCTHRGC155510U51GND-5- 5四：聲響電路電路原理如下圖所示，該電路分有兩部分，一個是搶答成功提示為音樂提示音，另一個是時R?間接近及時間到提示它利用 CD4011和555芯片組成的組合邏輯電路控制蜂鳴器發(fā)出聲音。VCCBC?BCAP4R?LS?RES2ARES2SPEAKERQ?NPN112Q?VCCOUTNPN1DNGR?RES23R?RES2C?ELECTRO1GNDVCC41CD40192Q0CD40192Q1

D171U4AVCCU?CU4CD19C39DIODE2V10R40蜂鳴器NDIODEG8RES240117CP4011R41D18R45Q10BUZZERRES2DIODERES2NPN1GNDQ9NPN1GNDVCCGND聲音R43RES248U8RCD167DISCDIODEVD203C4tQ定時時間到CAP2DDIODEoTRIG6VNCTHRGR44C2555RES2CAP51延遲C3CAPGND五、硬件制作與調(diào)試組裝時分搶答與倒計時分兩部份，經(jīng)過接后調(diào)試，發(fā)現(xiàn)搶答單元在接下按鈕時沒有顯示，經(jīng)仔細(xì)檢查及調(diào)試閱芯片資料后發(fā)現(xiàn) CD4043的輸出驅(qū)動能力底， 只有幾毫安，只能增加電壓放大電路，為不更改太多電路，我們采用兩極三級管放大（因為一級放大為反相， LED數(shù)碼管不支持）電路經(jīng)修改后，實現(xiàn)搶答功能。計時電路方面發(fā)現(xiàn)倒計時，電路不能停止，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn) CD40192的錯位輸出端的脈沖為一個很窄脈沖，因此不能封鎖 CP脈沖于是增加一個芯片及數(shù)個二級管經(jīng)過計時到判斷。 經(jīng)改動過后，總體電路為：-6- 6bc]YaggLPdD0fe[S1YSbcfgeadRDC2367514BEEEEEEDDDDDD23OOOO8O9ODDDDDDDDDDDDEEEEEDDD0DDOOOODDDDDDDDD1

到間時時定troP42SERR26DP1O4VODDCCRP22PC32生PSAC4ECCV2S1ARRRR產(chǎn)7726P2655遲78U5U5ISIGRISIGR3ADRHRDRHCC4RTT4TT沖D延25D5_NN8tloVC1G8tloVC1GNNECCV脈DNGCCVDNGOZE21M8DS?OH3RRACDD1答RE搶?ZU1UB0N543C1PDQCNN32VG11EE3DD1B25OOB714D1DDDUDU44066U44251S15RR聲2PCNQC41PVP1N1QP3P2QP91S1PRRQP15N82QNS答RR搶72425262SSSSARRRRRRRR211NRRP21N2S21RRDQNQ2S4GRRD2S5NG3RRDQGDN1GNN22S223SR7S6SRRRRRRR219013403121dQQQQUc5NE80123012D3NG位61RRRRSSSSCCVB7W371546242復(fù)位SSB11113SPRR復(fù)6-22WSBRR25W1SBRR24W0SSS1EBRR23W9SRR

42BR Rgf7b]ec6Yaggd5dcDE4fLe[b3a?21A*gf7b]e41c6Yn51aggd5dDc4fe[b301a211?21A*1231U091P330AC77UU412312875111223031921214431631841U64151511061111061111EE43DDDOO5411IINDDDDG85UDCCDENLGG2CCVFED1LP67D1C3-O426C1B2-O12DNGBA1-O573RMACI0-OU3PTC2PVLB1PDU0P6TT3413279DDOO11DDDD121A1U4CDCNV7G41CCDVNG3PC98C1U42

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