电子技术课程设计Word格式.docx
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指导教师意见:
成绩:
签名:
年月日
课程设计名称:
智力竞赛抢答器
专业班级:
自动F1202
学生姓名:
指导教师:
刘林芝、孟艳花、张晓辉
课程设计地点:
31-225
课程设计时间:
电子技术课程设计任务书
学生姓名
专业班级
自动F1202
学号
题目
智力竞赛抢答器
课题性质
工程设计
课题来源
自拟
指导教师
刘林芝
主要内容
(参数)
用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路,具体要求如下:
1.抢答组数为4组,输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。
2.判别选组电路。
能迅速、准确地判处抢答者,同时能排除其它组的干扰信号,闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用,并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。
3.计数、显示电路。
每组有三位十进制计分显示电路,能进行加/减计分。
4.定时及音响。
必答时,启动定时灯亮,以示开始,当时间到要发出单音调“嘟”声,并熄灭指示灯。
抢答时,当抢答开始后,指示灯应闪亮。
当有某组抢答时,指示灯灭,最先抢答一组的灯亮,并发出音响。
也可以驱动组别数字显示(用数码管显示)。
任务要求
(进度)
第1-2天:
熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案。
第3-4天:
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天:
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理。
主要参考
资料
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2004
[2]阎石.数字电子技术基础(第5版)[M].北京:
高等教育出版社,2006
[3]陈光明.电子技术书课程设计与综合实训[M].北京航空航天出版社.2007
审查意见
系(教研室)主任签字:
年月日
目录
引言5
1.硬件组成与方案设计5
1.1硬件组成5
1.2方案设计6
2.单元电路设计6
2.1控制电路设计6
2.2声响电路设...........................................6
2.3显示电路设计7
2.4门控多谐振荡电路设计..........................8
3.系统电路工作过程9
4.整体电路图10
5.调试11
6.结果分析与总结12
6.1结果分析12
6.2总结12
参考文献12
引言
关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件,在现实生活中很常见,尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展,越来越多的竞赛抢答器被用在了其中,这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力,而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛,让观众看得更有情趣。
可见抢答器在现实生活中确实很实用,运用前景非常广泛。
在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。
如果在抢答中,只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。
这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组优先答题。
本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。
1.硬件组成和方案设计
1.1硬件组成
如图1.1所示
1.2设计方案
利用锁存型D触发器CD4042来完成的四路抢答器。
如图3-4所示,触发器CD4042与非门CD4012等元器件组成抢答器的控制电路,Q1-Q4,LED1~LED4等元器件组成显示电路,与非门CD4011等元器件组成声音提示电路,
SA1~SA4组成抢答按钮,S5A复位按钮,触发器CD4042是电路的核心元件。
当6脚输出高电平时,触发器CD4042的输出状态由输入的时钟脉冲的的高的电平来决定,CP=O时锁存数据,CP=1时传输数据。
2.单元电路设计
2.1控制电路设计
控制电路是由锁存型的D触发器CD4042和与非门CD4012等组成。
CD4042含有四组具有共同单位控制储存指挥输入.控制极性是可以选择的。
如POL输入为低电平电位及STORE输入亦为低电平,送至D输入之数据将在其个别真的及互补的输出端出现当STORE输入电位升高,在此输入之数据于正过度时即储存于内部并以真值形式出现Q输出端及其互补出现于Q输出端;
CD4012为双4输入端与非门两组正逻辑皆可单独使用。
如图所示
控制电路图2.1
2.2声响电路的设计
声响电路用一个音频振荡器去推动一个扬声器(蜂鸣器)工作即可。
为求电路简单,声响电路所示一般声响电路都由集成音乐芯片或简单的分立元件构成。
本声响电路的设计主要采用多谐振荡器和Q1等元件组成;
当CD4012在输出低电平时多谐振荡电路不工作;
声响提示电路处于稳定状态(不工作)。
当CD4012在输出高电平时多谐振荡电路起振;
驱动三极管工作从而带动扬声器发出声音。
声响提示电路处于工作状态)。
当有信号从振荡电路输出时,电流经R15形成一电压压降在Q1的基极,此时Q1导通,电流从VCC经蜂鸣器到地,从而蜂鸣器发声。
该装置中,直流电源提供12V电压,足够驱动蜂鸣器发声,所以不需要接入74LS244驱动。
声响电路图2.2
2.3显示电路
显示电路一般由
LED为发光二极管或数码显示器来实现,由于数码显示电路一般都需要显示驱动电路来实现比较复杂。
而LED为发光二极管主要加上适当的正向电压,该管即可发光,LED内接法有两种:
即共阳极和共阴极接法,要使其对方的发光二极管发光,前种接法使其相应的极为低电平,后种接法使其相应极为高电平。
半导体二极管的优点是体积小、工作可靠、寿命长、响应速度快、颜色丰富、缺点是功耗较大。
在本电路的设计中主要采用Q1-Q4和LED1~LED5等元器件组成显示电路,用来显示抢答者的组别。
CD4042的Q端输出低电平时LED不发光。
CD4042
的Q输出高电平时LED发光,显示抢答者的组别。
显示电路图2.3
2.4门控多谐振荡电路
多谐振荡器是一种无稳态电路,它在接通电源后不需要外加触发信号,电路状态能够自动地不断变换,产生矩形波的输出.由于矩形波中的谐波分量很多,因此这种振荡器冠以”多谐”二字。
在数字电路设计中常常使用555多谐振荡电路、施密特振荡电路或者由简单的门电路来实现,由于555多谐振荡电路、施密特振荡电路应用于对于电路精度要比较高的电路设计中。
与普通的门电路相比门电路具有电路结构简单、成本低
、实现容易的特点。
而在本电路的设计中门控多谐振荡电路由CD4011门电路和R14、C1等组成。
它主要用来驱动Q5使扬声器发出声音。
开关按下与非门输出高电平,门控多谐振荡器起振。
扬声器发声。
门控多谐振荡器频率由R14、C1来决定,振荡器频率约为800HZ。
3.系统电路工作过程
抢答器由控制电路、显示电路和声音提示电路3部分组成。
锁存型D触发器CD4042、与非门IC2-1CD4042等元器件组成抢答控制电路;
Q1—Q4、LED1~LED4等元器件组成显示电路;
与非门IC3CD4011等元器件组成声音提示电路。
J1A—J4A是抢答按钮,J5A位按钮。
四位锁存器D触发器CD4042是整个电路的核心器件,当POL6脚接高电平时,D触发器的输出状态由输入时钟脉冲的极性决定,即CP=1时,传输数据,CP=0时锁存数据。
当Q1—Q4没有按下时,CD4042的个输入端D1~D4经过电阻R1~R4上拉为高电平,因此其输出端Q1~Q4均输出高电平,Q1-Q4输出为低电平,Q1—Q4均截止,发光二极管LED1~LED4均不亮。
此时与非门IC2-1CD4012输出低电平,由U4A、U6A
CD4011等元器件组成的门控多谐振荡器处于停振状态,提示音电路不工作。
同时与非门U3ACD4042输出低电平,使得U5A
CD4011输出高电平,即CP=1,D触发器处于数据传输状态。
假如SA1被按下,此时D1=0,Q1=0,使得U2A4042输出为高电平
,U5A
CD4011为低电平,即CP=0,D触发器转入锁存状态,再按下其他按钮,电路不再响应。
同时CD4042的Q1=1,VY1接通,LED1点亮,显示第一路抢答。
在按下S1A的同时,与非门U3A输出高电平,门控多谐振荡器起振,由Q5驱动扬声器发出提示音。
门控振荡器的振荡频率由R14、C1的参数决定,振荡频率约为800HZ。
SA5是复位按钮,按下J5A,可使与非门U5A
CD4011的一个输入端置零,其输出变为高电平,即CP=1,电路又回到Q1~Q4=1,Q1~Q4=0的初始状态,为下一轮抢答做好准备,其他3路的工作原理与之相同
4.整体电路图
5.调试
系统调试试将安装测试成功的各单元连接起来,加上输入信号进行调试,发现
问题则先对故障进行定位,找出问题所在的单元电路。
一般采用故障现象估测法(根据故障情况估计问题所在位置)、对分法(将故障大致所在部分的电路对分成两部分,逐一查找)、对比法(将类型相同的电路部分进行对比或对换位置)等。
系统测试一般分静态测试和动态测试。
静态测试时,在各输入端加入不同电平值,加高电平(一般接1千欧以上电阻到电源)、低电平(一般接地)后,用数字万用表测量电路各主要点的电位,分析是否满足设计要求。
动态测试时,在各输入端接入规定的脉冲信号,用示波器观察各点的波形,分析它们之间的逻辑关系和延时。
除了调试电路的正常工作状态外,另外特别要注意调试初始状态、系统清零、预置等功能,检查相应的开关、按键、拨盘是否可靠,手感是否正常。
6结果分析与总结
6.1结果分析
当在主持人将开关S5A清零宣布抢答开始命令后,S1A、S2A、S3A先后将开关闭合后后,LED1亮,说明CD4042将1组的信号锁存
,LED1亮,扬声器发出声响,主持人判别出第一组抢答成功,其他组的显示不亮,没有抢答成功从以上结论可以看出本电路的设计符合设计要求。
6.2总结
这次设计培养了我运用所学理论知识和技能,分析解决计算机应用实际问题能力。
以及掌握设计计算机课题的思想和方法,树立严肃认真工作作风和调查研究、查阅技术文献、资料、手册及编写技术文献的能力。
同时在生产实践中所涉及的一些实践问题,又促使我带着疑问积极地探索。
进行设计从知识技能的准备到心理的充分认识都具备了较好的基础。
参考文献
- 配套讲稿:
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- 电子技术 课程设计
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