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搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告
我們要掌握搶答器電路原理和分析電路設(shè)計(jì)流程，每個(gè)電路的設(shè)計(jì)都要有完整的設(shè)計(jì)流程。
題目：四人搶答器
學(xué)年：三年
學(xué)期：第一學(xué)期
專業(yè)：電子儀器儀表與維修
班級(jí)：Z**2
學(xué)號(hào)：91**11
姓名：***
指導(dǎo)教師：**
時(shí)間：**年12月28日——**年01月04日
一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
1、本課題要求設(shè)計(jì)一臺(tái)可供4名選手參加比賽的智力競(jìng)賽搶答器。
2、4名選手編號(hào)為1、2、3、4各有一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)對(duì)應(yīng)，也分別為1、2、3、4。
3、設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。
4、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，改選手編號(hào)立即鎖存，并在編號(hào)顯示器上顯示該編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示，同時(shí)封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。
二、 電路原理分析與方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)主要由COMS系列數(shù)字集成電路CD4511、NE555等組成。其工作原理為：接通電源后，將開關(guān)撥到”清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器不亮；將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，搶答器開始工作。在搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、蜂嗚發(fā)音。當(dāng)一輪搶答之后，如果再次搶答必須再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)搶答器才能工作。
三、 單元電路分析與設(shè)計(jì)
1、開關(guān)編碼電路
電路中，R1、R2、R3、R4、用于分壓，當(dāng)任一開關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的輸出為高電平，否則為低電平。電路直接把每個(gè)開關(guān)對(duì)應(yīng)的BCD8421碼中為“1”的隔著二極管連到對(duì)應(yīng)的線上（只有一個(gè)為高電平的可省略二極管），其中二極管的作用是防止短路。當(dāng)某個(gè)開關(guān)按下時(shí)，與它相連的輸出線將為高電平，其它輸出線為低電平，輸出既為這個(gè)開關(guān)的8421碼（BCD碼）。
2、顯示電路
這部分電路要求將編碼電路送入8421碼，譯為十進(jìn)制數(shù)（對(duì)應(yīng)各個(gè)搶答者的編碼）并驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼顯示管顯示出答題者的編號(hào)。CD4511是一塊BCD—十進(jìn)制譯碼/驅(qū)動(dòng)器，并帶有鎖存端口。
3、控制電路
這部分電路的作用完成三個(gè)任務(wù)：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是使其他選手按鍵操作無效；三是防止提前按鍵。
按下未按下“開始”按鈕前，CD4511BLANKING引腳為低電平，CD4511不工作，可防止搶答者提前按鍵。當(dāng)“開始”按下后，當(dāng)所有搶答者開關(guān)均未按下時(shí)，鎖存器輸出全為低電平，該信號(hào)作為鎖存器使能端LD的控制信號(hào)，使鎖存器處于等待接收觸發(fā)輸入狀態(tài)；當(dāng)任一開關(guān)按下時(shí)，輸出信號(hào)中必有一路為高電平，經(jīng)邏輯或運(yùn)算后U1A輸出為高電平。一但有高電平輸入，不管另一輸入端狀態(tài)如何，輸出保持高電平不變，這個(gè)電平控制CD4511鎖存端使其他按鍵操作無效。當(dāng)搶答完成后，按下“清除”按鈕強(qiáng)行使U1B輸出置零，CD4511鎖存解除，開始新一輪搶答。
4、蜂鳴器發(fā)聲電路
該電路主要負(fù)責(zé)當(dāng)有搶答信號(hào)輸入時(shí)，SP發(fā)出聲音以提醒其它人已經(jīng)有人先搶答了。用集成555定時(shí)器組成多諧振蕩器。當(dāng)電路剛接通時(shí)，由于電容C1上的電壓不會(huì)突變，故IC1—2腳為低電平（0V），導(dǎo)致3腳輸出高電平。
當(dāng)電源經(jīng)R1、R2對(duì)C1充電到Vc≥2/3Vcc時(shí)，OUT腳輸出由高變低，放電管（7腳內(nèi)的VT23）導(dǎo)通，電容C1經(jīng)R2和IC1—7腳內(nèi)導(dǎo)通的VT23進(jìn)行放電，當(dāng)Vc≤1/3時(shí)，OUT腳輸出有低變高，電容器C1再次充電。
上述過程周而復(fù)始，從而就形成了振蕩，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)從OUT腳供使用。
四、 總原理圖元器件清單
1、總原理圖
2、PCB原理圖
3、三維視圖
4、元器件清單
輕觸開關(guān)：5個(gè)，電阻20K：6個(gè)，電阻330Ω：8個(gè)，電阻12K：1個(gè)，電阻51K：1個(gè)，電阻20Ω：1個(gè)，滑動(dòng)變阻器50K：1個(gè)，電容1uF：1個(gè)，電容0。1uF：1個(gè)，二極管：6個(gè)，NPN型三極管：1個(gè)，蜂鳴器：1個(gè)，NE555：1片，CD4511：1片，74LS02：1片，七段數(shù)碼顯示管：1個(gè)。
五、 電路仿真調(diào)試
在完成電路的初步設(shè)計(jì)后，再對(duì)電路進(jìn)行仿真調(diào)試，目的是為了觀察和測(cè)試電路的性能指標(biāo)并調(diào)整部分元器件的參數(shù)，從而達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的要求。
1、PCB圖設(shè)計(jì)與生成
�。�1） 由仿真電路直接生成網(wǎng)絡(luò)表。
（2）調(diào)用Protel 99 se PCB，并進(jìn)行元器件合理布局。
�。�3） 調(diào)用網(wǎng)絡(luò)表，并自動(dòng)布線；自動(dòng)布線好了以后還要進(jìn)行人工調(diào)整以達(dá)到最佳效果。
�。�4）PCB圖的打印輸出。
�。�5）熱轉(zhuǎn)印。制作電路板。
2、電路焊接與裝配，元器件老化與抽樣檢測(cè)；元器件預(yù)處理；基于PCB板的元器件焊接與電路裝配。
3、實(shí)際電路測(cè)試與改進(jìn) 選擇測(cè)量?jī)x表與儀器，對(duì)電路進(jìn)行實(shí)際測(cè)量與調(diào)試，調(diào)整電路參數(shù)，并解決存在的問題或電路故障等。
六、心得體會(huì)
通過這次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多關(guān)于數(shù)電力量方面和實(shí)踐方面的知識(shí)，受益匪淺，更重要的是鍛煉了自己的動(dòng)手能力。通過短暫幾天的學(xué)習(xí)，讓我體會(huì)到想要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)實(shí)用的電子設(shè)備要經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)與改造，因?yàn)閷?shí)際與理論有很大的區(qū)別。在我們學(xué)習(xí)的過程中不僅考驗(yàn)了我們對(duì)知識(shí)的吸收和掌握，而且也考驗(yàn)了我們的細(xì)心和耐心。
這次課程設(shè)計(jì)更多的是讓我看清楚了自己，明白了凡事都需要耐心，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論知識(shí)的不足在這次實(shí)習(xí)中表現(xiàn)的很明顯。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習(xí)，同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。最后在老師指導(dǎo)下和同學(xué)的配合下順利的完成了數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)。
七、 參考文獻(xiàn)
[1] 余孟嘗。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程（第二版）。高等教育出版社
[2] 余道衡，徐承和。電子電路手冊(cè)。北京大學(xué)出版社。
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