電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)

-.z二0一五~二0一六學(xué)年第二學(xué)期班級(jí)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(shí)踐學(xué)生**:趙允王超學(xué)號(hào):87指導(dǎo)教師:楊賢昭簡(jiǎn)易八路搶答器一·設(shè)計(jì)要求先設(shè)計(jì)一個(gè)電源，要求能夠提供穩(wěn)定的至少5V電壓，再設(shè)計(jì)一個(gè)八路搶答器，用自己設(shè)計(jì)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)展搶答功能。二．電路設(shè)計(jì)及原理分析1.八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(jì)原理八路搶答器的仿真實(shí)現(xiàn)元器件清單八路搶答器的焊接實(shí)現(xiàn)分析，檢驗(yàn)，調(diào)試八路搶答器的實(shí)物摘要：分兩局部完成，第一局部做一個(gè)電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)八路搶答器供電，做一個(gè)八路搶答器，實(shí)現(xiàn)八人搶答，運(yùn)用學(xué)過的數(shù)電知識(shí)，進(jìn)展動(dòng)手實(shí)踐，主要使用74系列的芯片，完成搶答，鎖存，解鎖，4511驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)使用Multisim12.0軟件設(shè)計(jì)仿真電路，查找DATASHEET到達(dá)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(hào)在顯示器上輸出。關(guān)鍵詞：LM317,KA337，74系列，搶答器，數(shù)碼管。1.設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)、制作能夠?qū)崿F(xiàn)一下功能的八路搶答器：1.輸入為八個(gè)搶答開關(guān)、一個(gè)復(fù)位開關(guān)，搶答結(jié)果由LED數(shù)碼顯示。2．當(dāng)無人搶答時(shí)，LED數(shù)碼管應(yīng)顯示為0。3．當(dāng)*人搶答按下*個(gè)開關(guān)時(shí)，其輸出應(yīng)顯示相應(yīng)的搶答者的位置編號(hào)并保持鎖存，且對(duì)于后續(xù)搶答者的搶答請(qǐng)求不予反響。4．下一輪搶答開場(chǎng)時(shí)，能夠通過按鍵實(shí)現(xiàn)解鎖，解鎖后電路恢復(fù)允許搶答狀態(tài)，進(jìn)展下一輪搶答。5．系統(tǒng)在解鎖后進(jìn)展30秒倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)完畢不能再搶答。設(shè)計(jì)任務(wù)分析：1、所設(shè)計(jì)的電路必須存在搶答開關(guān)陣列才能實(shí)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)碼管在搶答完畢后，應(yīng)當(dāng)立即顯示對(duì)應(yīng)的搶答結(jié)果。搶答器復(fù)位后，該數(shù)碼管顯示為“0〞，以說明當(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)*個(gè)搶答請(qǐng)求后，對(duì)后續(xù)搶答者的搶答請(qǐng)求不予反響；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)展編碼，并供顯示電路進(jìn)展顯示。5、電路中必須設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鍵，使搶答器復(fù)位，以便在本輪搶答完畢后，能夠可靠地進(jìn)入下一輪搶答。6、倒計(jì)時(shí)功能，搶答開場(chǎng)后開場(chǎng)計(jì)時(shí)，30秒到停頓搶答。2.電路原理：搶答者序號(hào)顯示電路：1.電路作用搶答者序號(hào)顯示電路主要用于顯示搶答者的序號(hào)，以便主持人能夠及時(shí)了解搶答的情況。2.電路組成搶答者序號(hào)顯示電路主要由譯碼驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)碼顯示電路組成。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)過程中，譯碼驅(qū)動(dòng)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(gè)發(fā)光二極管〔加小數(shù)點(diǎn)為八個(gè)〕按一定的方式排列起來，七段a、b、c、d、e、f、g〔小數(shù)點(diǎn)DP〕各對(duì)應(yīng)一個(gè)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:BCBCLTVccfgabcdeGNDDLEBLACD4511l編碼電路：編碼電路主要用于依據(jù)搶答者的搶答情況，對(duì)其進(jìn)展編碼，以產(chǎn)生滿足顯示電路所需要的對(duì)應(yīng)于搶答者序號(hào)的十進(jìn)制編碼。組成：在實(shí)際電路設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)中，只需要使用8路，因此對(duì)多余的一個(gè)引腳必須進(jìn)展處理，結(jié)合該芯片的真值表，對(duì)多余的引腳〔10腳〕進(jìn)展處理。對(duì)它接電源。74LS04是DIP14封裝，為6非門電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)6路信號(hào)取反鎖存及解鎖電路：電路作用鎖存電路主要用于對(duì)搶答者的搶答信息進(jìn)展鎖存，以確保電路只響應(yīng)一位搶答者的搶答請(qǐng)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(jì)中采用74LS373作為鎖存電路。解鎖電路主要對(duì)鎖存器的控制端進(jìn)展控制，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(shí)現(xiàn)74LS373是DIP20封裝，8路鎖存器，三態(tài)輸出〔0，1，高阻〕。74LS30是DIP14封裝，8輸入與非門74LS32是DIP14封裝，4-2輸入或門集成電路開關(guān)陣列電路：電路作用開關(guān)陣列電路主要用于對(duì)提供搶答者搶答手段，該電路產(chǎn)生搶答開關(guān)信號(hào)，為鎖存電路提供搶答開關(guān)信號(hào)。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再按其他開關(guān)數(shù)碼管狀態(tài)不變。仿真通過。電源局部的設(shè)計(jì)：提出設(shè)計(jì)方案1、設(shè)計(jì)一個(gè)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I紋波電壓峰峰值穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻3、設(shè)計(jì)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78**系列和LM*17系列。在性能方面LM*17更穩(wěn)定，輸出電阻小于20m,采用LM*17系列。LM337的輸出電壓*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(jiǎn)單，僅需兩個(gè)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)、平安區(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。比方把調(diào)整端懸浮到一個(gè)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)然還要防止輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。為前置級(jí)音響電路、精細(xì)電路、電子制作等對(duì)電源要**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引腳圖如以下圖LM337引腳圖如以下圖3296W電位器及其參數(shù)電位器性能:阻值*圍(Ohms):10~2MΩ阻值偏差:±10%終端電阻:≤1%Ror2Ω接觸電阻變化:≤3%Ror3Ω耐電壓:101.3Kpa〔常壓〕600V絕緣電阻:R1≥1GΩ三、詳細(xì)設(shè)計(jì)1、最低輸入電壓：最低輸入電壓：對(duì)于此題而言，2、變壓器副邊電壓有效值電流有效值為保證可靠性，將增大到1.1A，，假設(shè)選擇效率為0.7的變壓器，原邊功率，可選購副邊為16V，輸出1.1A，功率為50W的變壓器。二極管：，。整流二極管選擇1N5406，濾波電容C，選取2200電解電容。制作過程參考書上的可調(diào)電壓源設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)出的可調(diào)電源輸出直流穩(wěn)壓電路圖如以下圖：三．焊接及安裝調(diào)試過程先焊接電源：焊接完成后萬用表測(cè)試通過。實(shí)際焊接：調(diào)試：1，經(jīng)調(diào)試后發(fā)現(xiàn)6的顯示為，看起來不美觀進(jìn)展修改，由于cd4511驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示為，經(jīng)過分析cd4511的真值表，編碼為0110時(shí)，a段為0，當(dāng)輸入引腳B為1，將a段與B輸入引腳進(jìn)展相或，再加到數(shù)碼管的a段：在實(shí)際的電路中如果不加R9這個(gè)電阻及5V電壓數(shù)碼管就顯示比較暗淡。這是實(shí)際修改后的電路顯示情況：2，在實(shí)際的使用中有一處缺陷，如在上一輪搶答后，1號(hào)與8號(hào)同時(shí)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(duì)1號(hào)不公平〔即每個(gè)選手的小于對(duì)方的〕，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(shí)沒學(xué)到要努力增加自己的知識(shí)。3，沒有合理布線使得版面顯得凌亂。六．個(gè)人體會(huì)及心得1.這次實(shí)驗(yàn)做的八路搶答器要應(yīng)用我們數(shù)字電路根底里面很多的知識(shí)點(diǎn)，首先設(shè)計(jì)這個(gè)電路讓我把書本上的知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)際的生活中，其次設(shè)計(jì)這次電路加深了我對(duì)數(shù)字電路這本書知識(shí)點(diǎn)的理解。在本次實(shí)驗(yàn)中，是我第二次焊接電路板，第一次由于自己不夠熟練，對(duì)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(duì)焊電路在自己的腦海里都有一個(gè)印象，在焊接CD4511成功后自己內(nèi)心有一點(diǎn)成就感，雖然這很容易就成功的東西，但是對(duì)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(duì)焊槍的使用還不夠靈活，在焊電路的時(shí)候還是容易犯一些很容易犯的錯(cuò)。容易把兩個(gè)節(jié)點(diǎn)焊道一起去，導(dǎo)致電路的短路，還有對(duì)各個(gè)芯片引腳的把握，容易把各個(gè)引腳搞反，這兩個(gè)原因就是導(dǎo)致這次實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因。所以總結(jié)出來，無論是什么事