数字电路课程设计——九路抢答器.doc
数字电路课程设计报告书姓名： 班级： 学号： 时间： 论文题目反应测试器课程论文要 求1、测试选手的反应能力，可为不同人数，最多为9人，以9人为例，选手每人一个按钮，分别用S0S8表示；2、设计一个系统清零和抢答控制开关S，由主持人控制；3、 主持人说开始，选手开始抢答，反应测试器具有所锁存功能和显示功能，并将锁存功能用LED数码管显示出来，直到主持人清零；4、当有人按下按钮时，反应测试器有报警功能，喇叭发出响声。设计过程1、 设计方案： 1.1、方案图及其原理： 图1、反应测试器方案图工作原理为：如图1所示为总体方框图。接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，反应测试器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”反应测试器工作。选手开始抢答，选手在抢答时，反应测试器做出优先判断是哪位选手，反应测试器具有编号锁存和编号显示的功能，即显示出选手的号码，每次选手抢答，报警电路都会发出响声。当一轮测试之后，定时器停止、禁止二次测试。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。 1.3、电路图及其原理： 图2、反应测试器电路图工作原理： 通过编码二极管编成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端。从CD4511的引脚可以看出，引脚6、2、1、7分别为BCD码的D、C、B、A位（D为高位，A为低位，即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1位）。 当电路上电，主持人按下复位键，选手就可以开始按键了。数码管起初显示为0，当选手1按下S1测试键，高、低电平通过编码二极管加到CD4511集成芯片，此时CD4511输入BCD码为“0001”，数码管显示为1；当选手2按下S2测试键，此时CD4511输入BCD码为“0010”，数码管显示为2；当选手3按下S3测试键，此时CD4511输入BCD码为“0011”，数码管显示为3；当选手4按下S4测试键，此时CD4511输入BCD码为“0100”，数码管显示为4；当选手5按下S2测试键，此时CD4511输入BCD码为“0101”，数码管显示为5；当选手6按下S6测试键，此时CD4511输入BCD码为“0110”，数码管显示为6；当选手7按下S7测试键，此时CD4511输入BCD码为“0111”，数码管显示为7；当选手8按下S8测试键，此时CD4511输入BCD码为“1000”，数码管显示为8；当选手9按下S9测试键，此时CD4511输入BCD码为“1001”，数码管显示为9；选手每按下一次按键，报警电路响一声。2、电路分析：2.1、报警电路2.1.1、555定时器引脚图：图3、555引脚图555管脚：1脚接 地 GND 2脚为触发 3脚为输出 4脚复位 5脚控制电压 6脚门限(阈值） 7脚放电 8脚接电源电压Vcc 2.1.2、抢答器报警电路原理图： 图 4、抢答器报警电路原理图 2.1.3、报警电路原理：报警电路如图所示。由555定时器和三极管构成，其中555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。其中R1=R2=10K，扬声器通过100uf的电容器接在555的3脚与地之间，4只二极管分别接CD4511的1、2、6、7引脚。任何抢答按键下，报警电路都能振荡发出响声。2.1.4：报警电路图： 图5、反应测试器报警电路图 2.2、CD4511： 2.2.1、CD4511引脚图： 图6、CD4511引脚图2.2.2、CD4511引脚功能： BI:4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态是什么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。当LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 LT：3脚是测试控制端，当BT=1时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮全部显示，它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 A、b、c、d、e、f、g、为译码器输出端，输出为高电平1有效。 CD4511的里面有上拉电阻，可直接或者接一个电阻与七段数码管接口。2.2.3、CD4511的工作原理： 图7、CD4511工作真值表 锁存功能：译码器的锁存电路由传输门和反相器组成，传输门的导通或截止由控制器LE的电平状态。当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通此时有锁存作用 译码：CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据AD一起用或非门译码。 消隐：BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。2.3数码管：此次试验选用的是共阴极数码管 图8、数码管原理图数码管管脚：1脚为g 2脚为f 3脚与电容相连接VCC4脚为a 5脚为b 6脚为e7脚为d 8脚接地 9脚为c2、 仿真结果： 利用仿真软件proteus 对电路进行仿真。按照总体的电路图，将各个元件，芯片，电源等排好，用导线连接，开始仿真，首先按下复位键，进行测试，先按S1键，数码管显示1，蜂鸣器响，再按其他键，每按一次蜂鸣器响一下，数码管不变。测试完，再按复位键，进行其他键测试，现象同第一次测的，这里给出S3键的结果如图所示。 图9、电路仿真图5、软硬件结合测试步骤和结果：焊接完毕后，在接通电源前，先用万用表仔细检查各管脚间是否有短路，虚焊、漏焊现象。检查无误后，先不要把各个集成块插入芯片插座中，然后接通电源，用手触摸桥碓,看看是否发热,或者用万用表测试其两端的电压是否在10V左右。如果发热或者电压为零则说明电路中有短路的现象，要立刻切断电源，再做仔细的检查，改正后再进行同样的测试，直到正常为止。再测试各个芯片的电压是否正常，正常的话可以把各个集成块芯片插入芯片插座中。以上检查无误后,再进行调试。首先按下复位键，用万用表测试芯片的电平，看电路连接是否正确，如有问题，要切断电源检查。如果没有的就再按下抢答按钮S1，数码管的显示数字是否为“1”。不是的话再仔细地检查电路中的连接，再看看蜂鸣器是否响。是的话就依次按下S2、S3S9，按照相同的操作，进行检查。经检查和改正，电路板正确，进行测试。首先给电路板VCC端接上8V的电压，接地端接地，电路板显示0，,按下复位键，再按下S1键，数码管显示1，且蜂鸣器响，再按其他键，每按一次，蜂鸣器响一次，且数码管显示的数字为1不变。按下复位键，再按下S2键，数码管显示2，且蜂鸣器响，再按其他键，每按一次，蜂鸣器响一次，且数码管显示的数字为2不变。按复位键，再按下S3键，数码管显示3，且蜂鸣器响，再按其他键，每按一次，蜂鸣器响一次，且数码管显示的数字为3不变。其他的按键测试同上述过程。由硬件测得的结果可看出，硬件测试出的结果与软件仿真出的结果相同。6、设计收获和体会：通过这次的课程设计，我学会了很多，了解了很多，而且学会了很多课本上学不到的知识，锻炼并提高了我的动手实践能力和独立思考能力，真的做到了学以致用。之前都是在课堂上听老师讲，这一次要亲手去操作，去焊接电路板等，还是感觉很兴奋。首先要理解题目要求，通过查阅书籍以及相关的资料等，作为参考，设计出电路图。在这个过程中，会发现有很多的问题，也充分的体现了自己学习的知识的不足，也使我感觉到只学课本上的知识是远远不够的，还要理论和实践相结合，发现问题及时看书或者向老师同学请教，而且巩固了以前所学的知识，对其有了更深一步的理解，在焊接电路板的过程中，一定要细心，注意不要漏焊、虚焊等，因为这是很重要的一步，因为接下来的实验是否成功，焊接的电路板起着决定性的作用。在调试的过程中，我的电路板的555的芯片爆了，当时很疑惑，因为仿真的结果是正确的，然后我仔细检查了一下电路板，原来是我把芯片的管脚焊错了，所以细心真的很重要，因为马虎就能导致结果出不来或是更严重的后果，如果出现了问题，一定要静下心来，弄清楚到底是哪里出现了问题，而不是着急和烦躁，越是那样越检查不出错误在哪里。 总之，这一次的课程设计，我收获颇多，对我来说很有意义。7、元器件清单 元件型号个数单价（元）芯片CD45111芯片55511二极管1N4148210.2三极管901410.2电阻10K80.12K10.1100K10.133070.1电容0.01uf10.50.1uf10.547uf10.5100uf10.5按键100.1数码管11蜂鸣器11参考文献：【1】 谢自美 主编电子线路设计实验测试 华中科技大学出版社【2】阎石主编 数字电子技术 高等教育出版社 2007【3】任为民. 数字电子电路学习和实验指导 广播电视大学出版社 1992 【4】康华光. 电子技术基础（数字部分） 高等教育出版社 2000【5】张庆双主编 实用电子电路200例 机械工业出版社 【6】. 彭容修编数字电子技术基础 武汉理工大学出版【7】. 姚福安电子电路设计与实践山东科学技术出版社 【8】. 蔡明生主编电子设计高等教育出版社
