電子系統(tǒng)綜合設(shè)計

二0一五?二0一六學(xué)年第二學(xué)期電子信息工程系電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試實踐報告書課程設(shè)計報告班級電子信息工程（產(chǎn)業(yè)）1401課程名稱電子產(chǎn)品安裝與調(diào)試實踐學(xué)生姓名:趙允王超學(xué)號：201404135098201404135097指導(dǎo)老師：楊賢昭簡易八路搶答器一?設(shè)計要求先設(shè)計一個電源，要求能夠提供穩(wěn)定的至少5V電壓，再設(shè)計一個八路搶答器，用自己設(shè)計的電源為八路搶答器供電。要求八路搶答器能夠正常工作，能進(jìn)行搶答功能。二.電路設(shè)計及原理分析八路搶答器目錄八路搶答器的任務(wù)和目的八路搶答器的設(shè)計原理八路搶答器的仿真實現(xiàn)元器件清單八路搶答器的焊接實現(xiàn)分析，檢驗，調(diào)試八路搶答器的實物摘要：分兩部分完成，第一部分做一個電源，實現(xiàn)對八路搶答器供電，做一個八路搶答器，實現(xiàn)八人搶答，運用學(xué)過的數(shù)電知識，進(jìn)行動手實踐，主要使用74系列的芯片，完成搶答，鎖存，解鎖，4511驅(qū)動數(shù)碼管顯示，在短時間內(nèi)學(xué)會使用Multisim12.0軟件設(shè)計仿真電路，查找DATASHEET達(dá)到正確處理數(shù)據(jù)，分析能力，八路搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路，鎖存器，譯碼電路將輸入信號在顯示器上輸出。關(guān)鍵詞：LM317,KA337，74系列，搶答器，數(shù)碼管。設(shè)計任務(wù)：設(shè)計、制作能夠?qū)崿F(xiàn)一下功能的八路搶答器：輸入為八個搶答開關(guān)、一個復(fù)位開關(guān)，搶答結(jié)果由LED數(shù)碼顯示。當(dāng)無人搶答時，LED數(shù)碼管應(yīng)顯示為0。當(dāng)某人搶答按下某個開關(guān)時，其輸出應(yīng)顯示相應(yīng)的搶答者的位置編號并保持鎖存，且對于后續(xù)搶答者的搶答請求不予反應(yīng)。下一輪搶答開始時，能夠通過按鍵實現(xiàn)解鎖，解鎖后電路恢復(fù)允許搶答狀態(tài)，進(jìn)行下一輪搶答。系統(tǒng)在解鎖后進(jìn)行30秒倒計時，倒計時完畢不能再搶答。設(shè)計任務(wù)分析：1、所設(shè)計的電路必須存在搶答開關(guān)陣列才能實現(xiàn)搶答功能；2、電路中必須存在能夠顯示搶答結(jié)果的LED數(shù)碼管，該數(shù)碼管在搶答結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)立即顯示對應(yīng)的搶答結(jié)果。搶答器復(fù)位后，該數(shù)碼管顯示為“0”，以表明當(dāng)前狀態(tài)為待搶答狀態(tài)；3、電路中必須存在鎖存電路，以使搶答器在響應(yīng)某個搶答請求后，對后續(xù)搶答者的搶答請求不予反應(yīng)；4、電路中必須存在編碼電路，以便將搶答者的搶答信息進(jìn)行編碼，并供顯示電路進(jìn)行顯示。5、電路中必須設(shè)置一個復(fù)位按鍵，使搶答器復(fù)位，以便在本輪搶答結(jié)束后，能夠可靠地進(jìn)入下一輪搶答。6、倒計時功能，搶答開始后開始計時，30秒到停止搶答。電路原理：搶答者序號顯示電路：電路作用搶答者序號顯示電路主要用于顯示搶答者的序號，以便主持人能夠及時了解搶答的情況。電路組成搶答者序號顯示電路主要由譯碼驅(qū)動電路及數(shù)碼顯示電路組成。在實際電路設(shè)計過程中，譯碼驅(qū)動電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成電路，而數(shù)碼顯示電路一般使用七段LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼顯示：七段數(shù)碼顯示器就是將七個發(fā)光二極管（加小數(shù)點為八個）按一定的方式排列起來，七段a、b、c、d、e、f、g（小數(shù)點D尸）各對應(yīng)一個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段的組合，顯示不同的阿拉伯?dāng)?shù)字。CD4511:VcfgabcdeCD4511Di編碼電路：編碼電路主要用于依據(jù)搶答者的搶答情況，對其進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生滿足顯示電路所需要的對應(yīng)于搶答者序號的十進(jìn)制編碼。組成：在實際電路設(shè)計過程中，編碼電路一般可以直接使用專用數(shù)字集成電路，在本設(shè)計中主要采用74LS147作為編碼電路。74LS147是DIP16封裝，為10線-4線優(yōu)先編碼器，具備9路輸入，輸出為4位十進(jìn)制編碼。在本設(shè)計中，只需要使用8路，因此對多余的一個引腳必須進(jìn)行處理，結(jié)合該芯片的真值表，對多余的引腳（10腳）進(jìn)行處理。對它接電源。74LS04是DIP14封裝，為6非門電路，可以實現(xiàn)對6路信號取反InputsOutputs1I2:14S67$9DCBAHHHHHHHHHXXXXXXXXLXXXXXXXLHXXXXXXLHHXXXXXLHHHXXXXLHHHHXXXLHHHHHXXLHHHHHHXLHHHHHHHLHHHHHHHHHHHHLHHLLHHHHLLLHLLHHLHLHLHHHHLLHHLHHHHLH■highLevel,L■皿eLevel,X■W業(yè)wl

SN5404...JRACKAGEJSN54LS04,SN54S04...JORSN5404...JRACKAGEJSN54LS04,SN54S04...JORWPACKAGESN74Q4.SN74S04...D,N?ORNSPACKAGESN74LS04...DE,N.OftNSPACKAGE(TOPVIEW)1A[1Y[2Y[3A[3Y[GMD[1142133124115w6973CD54HC147(CERDIPJCD74HC147(PDIP,SOIC,SOP.TSSOP)CD74HCT147(PDIP,TSSOPJTOPVIEWGND電路作用以確保電路只響應(yīng)一位搶答者的搶答請鎖存電路主要用于對搶答者的搶答信息進(jìn)行鎖存求。解鎖電路主要用于在本輪搶答后，主持人解除本輪搶答信息，以便能夠進(jìn)入下一輪搶答。組成：在本設(shè)計中采用74LS373作為鎖存電路。解鎖電路主要對鎖存器的控制端進(jìn)行控制，為不影響鎖存器的正常工作，需要和鎖存電路共同控制鎖存器的控制端（借助于或門電路實現(xiàn)74LS373是DIP20封裝，8路鎖存器，三態(tài)輸出（0，1，高阻）。以確保電路只響應(yīng)一位搶答者的搶答請[\*SN54LS373.SN54LSS74,SN54S371SN54S374...JORWPACKAGESN74LS373.SN74S374...DW.N,ORNSPACKAGESN74LS374...DB.DW.hl,ORNSPACKAGESN74S373...DWORNRACKAGE（TOPVIEW）INPUTSOUTPUT00[1U201Q[2191D[31S2D[INPUTSOUTPUT00[1U201Q[2191D[31S2D[4172Q[S163Q[6153D[7144D[8134Q[91274LS30是dIP14封建38輸電路作用開關(guān)陣列電路主要用于對提供搶答者搶答手段，該電路產(chǎn)生搶答開關(guān)信號，為鎖存電路提供搶答開關(guān)信號。電路主要由開關(guān)及上拉電阻構(gòu)成。整體電路仿真及調(diào)制結(jié)果按下s9后再按下s6

VCC5VR6K0kQKey=Space\■U7A74LS32D74LS04DU474LS30D.Key=-SpaceKey=S3paceaceKey^Spaceoo.KeyKey=SpaceKeyzS^paceOD^ey=SpaceVCCSW2ENG~OC100Q―c111_1817其度廠廠38D7D6D5D4D3D2D1D8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1QVCC5VR6K0kQKey=Space\■U7A74LS32D74LS04DU474LS30D.Key=-SpaceKey=S3paceaceKey^Spaceoo.KeyKey=SpaceKeyzS^paceOD^ey=SpaceVCCSW2ENG~OC100Q―c111_1817其度廠廠38D7D6D5D4D3D2D1D8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q1916151296V24LS373DW口U6,■10,」X3e987654321OADA|OBDBOCDCODDDOEOF~ELOG~BI|74LS147D1211~LT4511BD5V_.13__12a5146DCBAVCC5V54374LS04D74LS04D74LS04D74LS04D1、設(shè)計一個正負(fù)15V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。2、確定相關(guān)技術(shù)參數(shù)最大輸出電流11=1A紋波電壓峰峰值＜5mV

穩(wěn)壓系數(shù)＜3%

輸出電阻＜30mQ3、設(shè)計方案論證：在線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器中選擇線性，常用的有78xx系列和LMx17系列。在性能方面LMx17更穩(wěn)定，輸出電阻小于20mQ，采用LMx17系列。LM337的輸出電壓范圍是-1.2V至-37V，負(fù)載電流最大為0.4~2.2A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM337內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM337不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM337輸入端的連線超過6英寸（約15厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM337能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM337的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。為前置級音響電路、精密電路、電子制作等對電源要求實現(xiàn)高精度供電的電路，其內(nèi)阻小，電壓穩(wěn)定，噪音極低，輸出紋波小（輸出端僅用100uf），能有效的保證電路的高度穩(wěn)定工作，提高瞬態(tài)特性和高頻特性。4、LM317引腳圖如下圖LM337引腳圖如下圖ILLMILMdiEfttLBVout—:Ovm—ADJ—IM3373296W電位器及其參數(shù)電位器性能：阻值范圍(Ohms):10?2M。阻值偏差：±10%終端電阻：W1%Ror2。接觸電阻變化：W3%Ror3。耐電壓:101.3Kpa(常壓)600V絕緣電阻:R1N1G。三、詳細(xì)設(shè)計1、最低輸入電壓:u>umax+(U-u°)min最低輸入電壓：Un[Umax+(U-U°)*/0.9對于本題而言，U.>[15+3]/0.9=20V2、變壓器副邊電壓有效值U2=U/1.1電流有效值12>/啞為保證可靠性，將七增大到1.1A,U2>U./1.1=18.1V，若選擇效率為0.7的變壓器，原邊功率p>U2x12/0.7=31.4W，可選購副邊為16V，輸出1.1A,功率為50W的變壓器。3、二極管：UrmZ顯U2,Id>Imax/2。整流二極管選擇1N5406，濾波電容C>(3?5)T?[]max，選取2200RF/25V電解電容。2Uimin四、制作過程參考書上的可調(diào)電壓源設(shè)計圖設(shè)計出的可調(diào)電源輸出直流穩(wěn)壓電路圖如下圖:焊接及安裝調(diào)試過程先焊接電源:

焊接完成后萬用表測試通過。

實際焊接:調(diào)試：經(jīng)調(diào)試后發(fā)現(xiàn)6的顯示為，看起來不美觀進(jìn)行修改，由于cd4511驅(qū)動數(shù)碼管顯示為,經(jīng)過分析cd4511的真值表，編碼為0110時，a段為0，當(dāng)輸入引腳B為1，將a段與B輸入引腳進(jìn)行相或，再加到數(shù)碼管的a段：IM?1■■■!.u..-45-bnl.K'-H-2uAEr-Dworn74LS32D74LS147D在實際的電路中如果不加R9這個電阻及5V電壓數(shù)碼管就顯示比較暗淡。―c111ENG~OCVCCi5VU2Key=S3pace'——S4^—Keyl=~SpaceKeyzS^paceI0OKey^Spaceo□S7Key=SpaceI__-ooKey^8paceo□Key=Space?這是實際修改后的電路顯示情況:il181714度匚廠廠38D7D6D5D4D3D2D1D8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q1916151296礦2LS373DW100Q―310^5-0X3公2叩1jn13白1211987654321DCBA74LS147DU8BU9C&—9—,74LS04D.S32DVCC100Q5VL_74LS84D74LS04D■13■12■119_^5.14~LT4511BD_5VVCC-

5V在實際的使用中有一處缺陷，如在上一輪搶答后，1號與8號同時按下不放（主持人的開關(guān)還未按下），然后主持人按下開關(guān)，數(shù)碼管顯示8，松開8，按下復(fù)位，顯示1。這樣子就無法解決誰到底先按下去，對1號不公平（即每個選手的號碼小于對方的號碼），這是電路的優(yōu)先編碼器的工作原理，要解決這一問題要使用到單片機(jī)（或其他元件），知識沒學(xué)到要努力增加自己的知識。沒有合理布線使得版面顯得凌亂。六.個人體會及心得這次實驗做的八路搶答器要應(yīng)用我們數(shù)字電路基礎(chǔ)里面很多的知識點，首先設(shè)計這個電路讓我把書本上的知識應(yīng)用到了實際的生活中，其次設(shè)計這次電路加深了我對數(shù)字電路這本書知識點的理解。在本次實驗中，是我第二次焊接電路板，第一次由于自己不夠熟練，對焊電路沒有一種耐心導(dǎo)致了失敗，這一次自己無論是從那一方面來說都成長了不少，能正確使用焊槍了，對焊電路在自己的腦海里都有一個印象，在焊接CD4511成功后自己內(nèi)心有一點成就感，雖然這很容易就成功的東西，但是對于自己來說，已經(jīng)邁出了很大的一步。在后來的焊接過程由于對焊槍的使用還不夠靈活，在焊電路的