文档介绍：电子线路课程设计
设计报告
题目四路抢答器
指导教师
成绩
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二〇一〇年十二月二十五日
目录
一:设计任务与要求
二:方案设计与论证
三:单元电路设计与原理图
四:实物制作
五:安装调试与分析
六:结论与心得
七:参考文献
一:设计任务与要求
(1)设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
(2)系统设置复位按钮,按下后,重新开始抢答。
(3)选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手编号一直保持到主持人将系统清除。强大成功后,对应选手的灯亮,同时蜂鸣器响。
(4)要求可靠性,操作简便。
(5)分析各部分工作原理,绘制电路图,完成实验报告并进行分析
(6)本系统应具有的功能有:第一抢答信号的鉴别和锁存功能;抢答计时功能;各组得分的累加和动态显示功能。
二:方案设计与论证
方案一:设计一个带有选手按下后,其他选手按下无效,同时,灯亮、蜂鸣器响,由给主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零和抢答的开始。
方案二:方案二在方案一的基础上,增加用数字显示抢答倒计时间,抢答器具有定时(9秒)抢答的功能。参赛选手在设定时间(9秒)内抢答有效,抢答成功,扬声器响,音响持续1秒,同时定时器停止倒计时,并保持到主持人将系统清零为止。当主持人按下开始按钮后,定时器开始倒计时,定时显示器显示倒计时间,若无人抢答,倒计到0结束。如果抢答定时已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效。,并封锁输入编码电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示0。
根据以上的方案,本抢答的电路主要有两部分组成:数字抢答电路与时序控制电路,以及数码管显示电路。其中数字抢答部分由74LS175和LED灯以及直流蜂鸣器组成可以将四路抢答的按钮通过74LS175译码驱动LED显示出最先抢答者,使蜂鸣器发声,这时抢答电路停止工作,即按动复位开关以外的按钮对抢答没有作用。时序电路由一个555定时器与外接电阻、电容构成的多谐振荡器组成的,输出一个稳定的频率,控制电路的开通、关闭。显示电路由74LS192、74LS248以及共阴的8段数码管组成。
由于图二包含图一,因此我们按照图二在实验台上连接电路,并通过K5进行复位,K1-K4进行抢答来验证设计的正确性。设计的正确性包括对应的LED 灯是否亮,是否在对应的按钮下亮起,蜂鸣器是否在按钮开关按下后响起,数码管是否显示“9-0”的数据,未在规定时间内抢答是否无效,以及在按下K1-K4中的任何一个按钮后,其余按钮(除K5外)对其它没有任何影响,即电路具有锁存功能。
我们经过测试,发现以上设计是可行的,非常成功。但在实际操作过程中,由于时间以及材料的限制,我们采用方案一,简化电路进行实****但以下分析方案二,因为方案二已经包含方案一的内容。
三:单元电路设计与原理图
(1)方案内容:
电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时,首先锁存,阻止其他选手抢答,然后编码,再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布开始抢答时,倒计时电路启动由9计到0,如有选手抢答,倒计时停止。电路系统结构如图下:
选手——锁存器——|—二极管响应点, 扬声器响一秒
(2) 整体电路图:
在实际的电路原理图的绘制过程中,应先打开proteldxp2004,新建pcb工程,再新建原理图。画原理图前,应先在元件库中查找出相关的元器件,对于库中没有的器件,应新建一个原理图库文件,绘制出自己需要的器件,按照实物绘制出其对应的封装。等把所有的器件找出后,按照自己设计的原理图稿纸,在原理图上排版好所有的器件位置,并按照图纸标注好各器件的标号以及相应的直插型封装,并设置好各电阻的阻值。最后,把各器件用导线连接好。为保证正确性,再仔细对比原理图和稿纸,保证正确无误,并保证各器件封装也正确。检查无错后,编译原理图,在导入前,根据实际焊板大小设置好长宽,再设置好的导线以及较合适的焊盘内外径再导入pcb板。按照原理图排版好pcb图,仔细排版,保证交叉线最少,然后自动布局其对应的pcb图,对于不正确的进行手动修改。图如下:
图一
图二
(3)单元电路设计:
抢答鉴别单元用74ls175芯片做为信号的锁存,抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统,并把相应的数码管点亮。4个D触发器的输出Q非相与,当无人抢答时,为“1”时,脉冲能够进入触发器;有一人抢答时,与门中有一个变为“0”,使脉冲不能进入触发器,从而防止其他人抢答。并停止计时。将与非后的信号用于控制声音模块报警。无人抢答时,无声音;当有人抢答时,持续响一秒。以下是该芯片的引脚图和真值表:
:
该模块为由55