数电四路抢答器设计
四路抢答器-数电设计性实验报告

课程设计说明书课程名称:数字电子技术课程设计题目:四路智能抢答器学生姓名:专业:电子信息科学与技术班级:电子11-2学号:34指导教师:日期: 2013 年 3 月 29日四路智能抢答器一、设计任务与要求1.当某台参赛者按下抢答开关时,由数码管显示该台编号并伴有声响。
同时,其他参赛者不能再抢答,主持人也不能接收其他输入信号。
2.电路具有定时功能。
要求回答问题的时间≤30秒(显示为29~00),时间显示采用倒计时方式。
当达到限定时间时,发出声响提示。
3.具有计分功能。
每组参赛者起始分为100分,抢答后由主持人计分,答对1次加10分,否则减去10分4.在复位状态下台号数码管不作任何显示(灭灯)。
5.答题时间还剩5s时,每秒发出提示声音。
;二、方案设计与论证对所给出的要求作出以下分析1.主持人有开始键和复位键,按下开始键后才能开始抢答,否则犯规。
2.避免抢答犯规,每个台都装有报警器,在主持人没有开始之前如果发出响声则犯规。
正常抢答,抢答时会显示抢答成功的台号(台号分别为1,2,3,4)。
3.参赛者抢答成功后,答题在30秒之内完成。
有数码管显示时间,和提醒参赛者尽快答题。
4.完成一轮答题之后有主持人给答题者计分,每人刚开始为100分,答对加10分,答错扣10分。
主持人需要一个计分板。
对要求分析,可得到简单的思路:接通电源后,主持人将开关拨到"清零"状态,抢答器处于禁止状态,主持人将开关置;开始"状态,宣布"开始"抢答器工作。
选手在定时时间内抢答时,抢答器完成,抢答后显示台号,答题定时器显示设定时间;定时器倒计时。
优先判断、编号锁存、编号显示。
当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
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。
三、单元电路设计与参数计算四路抢答器主要分三个电路:抢答电路,计时电路,计分电路。
四路-抢答器课程设计

四路-抢答器课程设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN课题题目:数字式4组竞赛抢答器的设计与制作一、课程设计目的本次课程设计主要是《数字电子技术》理论课程而设置的一门实践性课程,起到巩固所学知识,加强综合能力,培养电路设计能力,提高实验技术,启发创新思想的效果。
二、初始条件:本课程设计,要求用集成电路:74LSl48,74LS192,74LS175,74LS160,74LS00,74LS04,74LS20,74LS48,74LS32,555定时器和其它器件等,实现四路定时抢答功能。
三、要求完成的主要任务:1、可同时供4名选手(或代表队)参赛,其编号分别是1到4,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应。
给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
2、抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并数码管上显示选手的编号,同时扬声器给出声音提示;同时封锁输入电路,禁止其它选手抢答。
3、抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间为10秒。
当主持人启动“开始”键后,要求定时器立即进行加计时,并用显示器显示。
4、参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止;如果定时抢答的时间已到,而没有选手抢答时,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示0。
目录1 功能介绍 (3)主要功能介绍 (3)扩展功能介绍 (3)2总体方案设计.................................................. (3)3单元模块设计.................................................. (4)抢答器控制端电路功能介绍 (4)定时时间电路 (5)控制电路和报警电路 (5)振荡电路 (6)4主要芯片介绍 (7)优先编码器 74LS148 (7)计数器74LS192 (8)5四人抢答器仿真.............................................. (9)6系统调试...................................................... (9)7参考文献 (11)1功能介绍主要功能介绍(1)抢答器最多可供4名选手参赛,编号为1~4号,各队分别用一个按钮(分别为J1、J2、J3、J5)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关J4,J7,该开关由主持人控制。
四路抢答器设计 数电实验

设计性实验报告实验名称:四路抢答器的设计姓名:黄忠良辽宁科技大学班级:电子08.1学号:120083102071同组者姓名: XXX XXX实验目的:1.熟悉组合逻辑电路的设计2.掌握数字电子电路的设计、调研方法设计要求:设计一个4人抢答逻辑电路。
具体要求如下:(1)、每个参赛者控制一个按钮,用按动按钮发出抢答信号。
(2)、竞赛主持人另有一个按钮,用于将电路复位。
(3)、竞赛开始后,先按动按钮者将对应的一个发光二极管点亮,此后其他3 人再按动按钮对电路不起作用。
设计方案: (满足设计要求的思路或框图)构思抢答器需要达到的功能并结合自身的能力,列出了如图1所示的总体框架图。
图1 总体框架设计电路:(根据设计方案完成的具体电路)抢答 按钮 JK 触发器 LED 显示结果主持人控制开关 综合处理 控制 电路设计原理:(讲解设计电路原理)按照实验要求,抢答器电路需要满足完两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时LED显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。
具体的电路组成如上图所示。
具体工作过程如下:开关S置于“清除”端(置0)时,JK触发器的R端均为0,4个触发器输出置0,使四个选手LED灯都不亮。
开关S置于“开始”端(置1)时,抢答器处于等待工作状态。
如图,J1=J2=J3=J4=1处于高电平;K1=K2=K3=K4=0处于低电平。
在没有脉冲来时,Q1=Q2=Q3=Q4=0, Q1反=Q2反=Q3反=Q4反=1,因此经过一个4输入与门后,应该为高电平。
这样,当有选手将键按下时(如按下S1),则S1为高电平,与4输入与非门的结果相与非的结果是0,结果输入到第1个JK触发器作为脉冲(下降沿触发),则第1个JK触发器输出Q=1,LED灯1亮,表示1选手抢答有效。
同时,Q1反=0,这样4输入与门的输出应为0,即低电平,当选手1以外的其他选手抢答的时候(比如S2抢答),S1=1与0与非的结果是1,即高电平,不能触发第2个触发器,故同理,其他触发器也都处于禁止状态,即封锁了其他按键的输入,不会出其他人二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
数字电路课程设计:四路智力抢答器

数字电路课程设计四路智力抢答器设计者:李自然(04063170)朱建文(04063180)陈乾坤(04063122)四路智力抢答器一、设计目的•(1)了解智力抢答器装置的基本组成和工作原理。
•(2)进一步了解有关集成电路的功能和使用方法。
(3)熟悉数字电路系统的计算机仿真设计方法及调试技术二、实验环境(1)实验设备:计算机、MULTISIM 2001软件。
(2)实验器件:74LS148、触发器、门电路、BCD-七段译码器、555定时器、数码管、发光二极管、按钮、电阻、电容、蜂鸣器等三、实验设计任务与要求•1. 抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛,分别用4个按钮就J1~J4表示。
•2. 设置一个系统清除和抢答控制开关J5,该开关由主持人控制。
•3. 抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
•四、四路智力抢答器原理图五、设计原理与参考电路(1)按键电路和封锁电路(2)号码显示电路(3)灯闪烁与声响电路1、按键电路和封锁电路应答按键即J1~J4采用的都是无自锁的常闭微动按钮。
先按动者,常闭触电断开,即可发出一个上升沿强大时钟信号,使对应路的触发器的输出是高电平。
同时该高电平又通过或非门使其他路的触发器的复位端有效,以封锁其他3路的按键作用。
•在选手抢答成功后,主持人按一下J5键,产生一个正脉冲信号,通过或非门的负脉冲输出,可使4个触发器复位、清零按键电路和封锁电路电路图按键电路和封锁电路电路图IO1输出的时序图2、号码显示电路•如图所示。
抢答成功后,案件保持与封•锁电路将优先案件者对应的那路输出Q置1,Y=0,其他路的输出Q=0,而Y=1。
因此可以将按键保持与封锁电路的输出Y1~Y4作为编码器74LS138的编码申请端,实现对按键1~4的编码,并通过7段译码器驱动器及LED共阴极数码管显示选手的号码•当无选手抢答或主持人按下J5复位键是,Y1~Y4都为高电平,无编码申请,输出YS为低电平,使姨妈驱动器灭灯端有效,数码管指示熄灭。
4路抢答器数字电路课程设计

4路抢答器数字电路课程设计课题名称:数显抢答器的设计数字电子课程设计任务书设计题目:数显抢答器的设计1.参加抢答的组数为四组。
2.判别选组电路需要能够迅速准确地判定抢答者,同时能够排除其他组的干扰信号,闭锁其他各路输入。
3.对于优先抢答者,需要有音响提示和数字显示。
任务设计要求:1.调研、查找并收集相关资料。
2.进行总体设计,并画出框图。
3.进行单元电路设计。
4.绘制电器原理图。
5.列写元器件明细表。
6.撰写设计说明书,字数约2500字左右。
7.参考资料目录。
参考资料:XXX主编电子技术基础,高等教育出版社。
XXX主编数字电子技术基础,高等教育出版社。
XXX等编著电子设计技术,XXX。
XXX主编电工实教程,机械工业出版社。
教研室主任签字:年月日目录:1.抢答器电路设计1.1 设计任务和要求1.2 方案比较2.硬件设计2.1 抢答电路2.2 定时电路本文介绍了一个单元电路设计的系统总体方案及硬件设计,包括报警电路和时序控制电路。
在软件设计方面,本文还进行了详细的介绍。
最后,结合本次课程设计的体会,提出了一些改进方案。
在单元电路设计方面,本文详细介绍了报警电路和时序控制电路的设计。
报警电路主要用于监测系统中的异常情况并发出警报,而时序控制电路则用于控制系统中各个部分的时序。
在设计过程中,我们充分考虑了电路的稳定性和可靠性,并进行了多次实验验证。
在系统总体方案及硬件设计方面,本文提出了一个基于嵌入式系统的设计方案。
该方案采用了多种传感器来实现对系统的监测和控制,并通过单片机来实现数据的处理和控制。
同时,我们还进行了硬件电路的设计和搭建,确保系统的正常运行。
在软件设计方面,本文详细介绍了系统的软件设计流程和实现方法。
我们采用了C语言进行程序编写,并通过仿真和调试确保程序的正确性和稳定性。
同时,我们还实现了一些额外的功能,如数据存储和远程控制等。
在课程设计体会中,我们总结了本次设计中的经验教训,并提出了一些改进方案。
数电课程设计-四路抢答器..

数字电子技术基础课程设计二、设计任务与要求1、设计任务设计一个由四人参加的智力竞赛抢答电路,当主持人宣布“开始”,显示出首先作出判断的参加竞赛者。
功能:(1)清零功能:可用触发器的异步复位端实现,由主持人控制。
(2)抢答键控功能:可用触发器和门电路实现。
(3)显示功能:可用发光二极管显示,用蜂呜器发声。
2、设计要求(1)选择适当的元器件,设计该电路。
以实现上述功能。
(2)利用Protel99绘制其电路原理图。
(3)对每个元器件选择合适的封装,形成网络表文件。
(4)选择正确的布线规则,形成该电路的PCB板图三、总体方案设计1、抢答器结构框图抢答器的结构框图如下图所示,主要由开关按钮、触发锁存电路、脉冲信号发生器、LED显示电路和蜂鸣器报警电路组成。
2、总体方案设计采用74LS175为主芯片的设计方案抢答器的电路设计图使用Protel绘制,结果如图2 所示。
图2抢答器电路设计方案该电路由四D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。
74LS175为四D触发器,其内部具有四个独立的D 触发器。
74LS20为四输入端的与非门,一块芯片中有两个独立的与非门。
74LS00为二输入端的与非门,在一块芯片中有4个独立的与非门。
优先判决电路用来判断哪一个预定状态优先发生的电路,如判断知识竞赛中谁先抢答。
当有选手抢答时,首先锁存,阻止其他选手抢答,然后编码对应的LED灯变亮同时蜂鸣器产生音响。
主持人按钮实现复位,开始下一题抢答。
3、电路工作原理电路上电后,按下复位按键S5实现清零功能,/Q1~ /Q4输出高电平,与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。
同时以Q1〜Q4作为输入的或非门输出为高电平,经非门输出低电平,蜂鸣器不响;经与门使脉冲正常输入。
松开复位键,电路进入准备状态。
假设有按键S3 (3号选手)被按下,Q3输出变为高电平,/Q3变为低电平。
从而导致对应得LED被点亮,或非门的输出将由高变成低电平,经非门变为高电平使蜂鸣器鸣叫。
数字四路抢答器设计报告

数字四路抢答器设计报告一、设计目的1.学习数字电路中各种集成芯片和D触发器、CP时钟脉冲源等单元电路的综合运用;2.熟悉带有计时功能的数字四路抢答器的工作原理;3.了解简单数字系统的设计、调试及故障排除方法。
二、功能实现1.抢答器可容纳四组队员参赛,具有1抢答优先权。
每组设置一个按钮,供抢答使用。
2.抢答器具有第一信号鉴别和锁定功能,使除第一抢答者外的其他抢答无效。
3.设置一个主持人复位按钮,对抢答过程实现清除和开始状态控制。
4.主持人复位后开始抢答,第一位号鉴别所存电路得到信号后,指示灯显示抢答组别,同时扬声器发出音响。
5.设置一个计时电路,对应于抢答过程的四个进程:20s的抢答计时,抢答计时结束,40s 的答题计时,答题计时结束。
主持人通过操作该单元电路的复位开关实现对抢答过程中不同进程的控制。
6.设置4个LED指示灯显示抢答过程当前所在进程。
三、总体设计框图四、设计原理该数字四路抢答器设计电路主要由四部分组成:数字抢答电路、译码显示电路、可预置时间的定时电路以及报警电路。
其中,数字抢答电路包括了编码电路和锁存电路,实现对信号的编码和所存功能,防止二次抢答的问题;译码显示电路将首次抢答的选手编号直观地显示出来;在定时电路中,主持人可通过时间预设开关预设抢答时间和答题时间,且系统将完成自动计时;报警电路则起到声报警功能,当在规定的时间内实现有人按下抢答开关时,系统中的蜂鸣器将发出警报声,提示主持人已有人抢答,实现报警功能。
接通电源后,将开关拨到“清除”状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器不亮;将开关置于“开始”状态且将计时部分置于“20s抢答计时”进程,抢答器开始工作。
在0~20s 时间内如果没有人抢答,则视为弃权;如果有人按键,则抢答器完成优先判断、编号锁存、编号显示和蜂鸣发音四项功能。
抢答结束后,主持人通过操作复位开关,继续进入“40s答题计时”阶段,完成40s的答题过程。
当一轮抢答结束后,如果再次抢答,主持人必须再次操作“清除”和“开始”状态开关进入下一轮抢答。
四路抢答器课程设计报告

一、设计要求用组合逻辑器件CD4511构成四路抢答器。
CD4511实现优先抢答的锁存、译码输出驱动LED ,数码管显示先抢答者的号码,同时四路抢答器发出响声,主持人通过“复位”按钮清除LED数码管的显示和停止响声。
CD4511是具有锁存功能的BCD码4—7线译码区动器。
CD4511能将输入的二一十进制码(8421BCD码)译成七段码(a~g),驱动共阴极LED数码管。
它是16脚双列直插式CMOS的集成器件,引脚排列如图1所示。
其各引脚功能如下:●U∞、Uss分别是正、负电源端,电源电压范围是3~18V。
●A、B、C、D是8421BCD码输入端。
A 是低位,D是高位。
i圈1cD4511的管脚排列圈:●a~g是七段译码输出,高电平有效。
●LT是灯测试端。
当LT=0时,无论其他输入端状态如何,此时a~g全为1,LED所有段全亮。
可利用此来检查数码管的好坏。
●BI是消隐控制端。
当Bl=O,且LT=1时,a~g全为0,数码管不亮。
●LE是锁存控制端。
当LE=0时选通,LE=1 时锁存。
时钟脉冲产生电路二、设计目的抢答器对于我们来说都不陌生,它应用于很多竞赛场合,是参赛者用来抢答的工具,真正实现先抢先答,让最先抢到的选手来回答问题。
依靠抢答器来断定抢答的先后,更好地实现公平公正的原则。
本系统可以供四名选手进行抢答,主持人使能抢答器工作后,当第一个选手按下按键时,相应的指示灯亮和蜂鸣器响,同时锁住抢答器,即其他选手按下按键不起作用,从而实现先抢先答的功能,直到主持人重新复位后方可抢答。
使用中小型集成电路和门电路设计四人抢答器。
功能:•可同时供4名选手参加比赛,各用一个抢答按钮,按钮编号和选手的编号相对应;•用发光二极管显示第一抢答者对应的指示灯亮;并使其余抢答开关不起作用;•主持人用一个控制开关,用来控制抢答器的清零和抢答开始;•使用555定时器产生一个1KHz的周期信号作为时钟信号。
三,电路设计方案a,无人抢答时所有的输出为零b按下抢答按钮c触发器翻转d显示电路:LED发光e报警电路:蜂鸣器发声f脉冲封锁以实现优先判决g主持人控制开关控制电路四、电路原理图及单元电路设计及参数计算(A)选手按键设计如图1(B)LED显示如图2CD4511是一个用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器的 BCD 码—七段码译码器,特点如下:具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱1. CD4511的引脚CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED。
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四路抢答器课程设计二、技术指导和技术要求:用集成芯片设计并制作简易四路抢答器,具体要求如下:1.每个参加者控制一个按钮,用按动按钮发出抢答信号;2.抢答组数分为四组,即序号A、B、C、D,对应数字编码1、2、3、4,优先抢答者按动本组序号开关,该组对应数字编码立即锁存到LED显示器上,同时封锁其他组号,并有蜂鸣器声音提示。
此后其他3人再按动按钮对电路不起作用;3.竞赛主持人另有一个按钮,用于将电路复位。
三、选择总体方案,确定电路1、提出电路的方案方案(1):如图1所示为总体方框图。
其工作原理为:通电源后,抢答器处于工作状态,编号显示器灯灭,主持人宣布“开始”,选手开始抢答,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示。
当一轮抢答之后,禁止二次抢答。
如果再次抢答必须由主持人操作“复位”开关。
图1 电路原理框图方案(2):下面是用74LS175、74LS00、74LS20得到的4路抢答器的电路,如图2。
这个电路只是通过发光二极管来显示其结果,没有达到按照选手的号码来显示数字,并且其电路抢答没有声音,所要求集成块个数跟方案(1)相当,但实现功能稍逊方案(1)。
2、方案的选择与论证比较方案(1)和方案(2),发现方案(1)需要元器件数量稍微多一点,但所需元件都是比较简易,电路不是很复杂,并且所显示的效果比方案(2)要多,达到了实验的要求。
而方案(2)不能有效达到设计指标(没有声音、无数字显示),所以选择方案(1)。
图2 方案(2)电路图四、单元电路推导和电路元器件参数计算(1)优先锁存、门控电路:CD4511具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动LED,其引脚图和功能表如图3。
图3 CD4511的引脚图和功能表门控电路用来实现允许抢答和清零复位的功能,由一个开关R连入电路实现。
分析CD4511的功能表可知,给CD4511的端口LE加高电平就能实现这一锁存功能。
在抢答的准备阶段,主持人按下开关R后,CD4001 RS触发器输出端4号端口输出低电平,即CD4511的LE端口为低电平,4511处于消隐工作状态,LED数码管不显示;当第一个在抢答键按下时,5V电源通过二极管D3、D4、D5或者D6加至CD4001RS触发器S端,即1号脚输入高电平,其输出端4号脚变为高电平输出,即给LE一个高电平,锁存此时的编号,同时数码管显示相应的编号。
观察CD4511的逻辑真值表发现,数码管显示“0”时与数码管显示“1”、“2”、“3”、“4”时,CD4511的输出端e、f有不同的特性,显“0”时给LE端一个低电平,显“1”、“2”、“3”、“4”时给LE端一个高电平。
(2)抢答编码电路:A、B、C、D组成1~4路抢答器,任一抢答键按下都需编成BCD码,将高电平加到CD4511的A、B、C、D、4个BCD码输入端。
分析CD4511的逻辑功能表,要在数码管上显示的4个十进制编号“1”、“2”、“3”、“4”所对应输入的BCD码应为“0001”、“0010”、“0011”、“0100”,4个二进制位从左到右分别对应CD4511的D、C、B、A4个编码输入端。
显示“1”、“2”、“4”比较容易实现,只需要通过按键接通电源直接将高电平加到相应的端口A、B、C。
而显示“3”则在A、B端口加高电平,这通过编码二极管D1、D2来实现,按键同时接在这两个二级管的正极,二极管的负极分别接在CD4511的A、B端,只要按键接通电源就可同时给两个端口加高电平,以实现编码。
按下第几号抢答键,输入的BCD码就是键的号码并自动由CD4511内部电路译码为十进制数在数码管上显示出来。
抢答编码连接电路图如下图4所示:图4 抢答编码连接电路图(3)译码电路:由于需要用LED数码管显示抢答的相应编号,选用常见的BCD----七段锁存/译码/驱动集成电路CD4511。
其工作的逻辑真值表如表1所示。
将CD 4511的七段译码输出端A、B、C、D、E、F、G分别与数码管的7个端口连接,由于CD4511输出端的电压为5V,而数码管的前向导通电压和开门电压分别为1.66V和5V,这时CD4511与数码管连接时中间需要加限流电阻R7~R13=668Ω,限流电阻需要小于这个阻值,这里取330Ω。
连接后的译码、数显电流如下图5所示。
图5 抢答译码连接电路图(4)声响显示电路:在CD4511的4、5端,用集成555定时器构成多谐振荡器,连接一个音频多谐振荡电路,并联一个喇叭,组成音频多谐振荡器,使抢答成功后的提示在LED 显示及声音显示。
如下图6:图6 蜂鸣器、LED数码管显示图五、总体电路图与电路工作原理说明电路如图7所示。
该电路完成两个功能:一是实现优先抢答的锁存、译码输出驱动LED数码管显示先抢答者的号码,同时四路抢答器发出响声,其他选手再抢答视为无效抢答;二是主持人通过“复位”按钮清除LED数码管的显示和停止响声。
工作过程:抢答前,主持人按下“复位”R按钮后,RS触发器的 Q端输出为低电平,即CD4511端4号引脚接低电平,所以CD4511 处于消隐工作状态,a-g 全为 0,即LED 数码管不显示,多谐振荡器不产生振荡,蜂鸣器不响。
开始抢答时,第一个抢答者按下按钮后,输入的高电平经4-3线编码电路编成对应的 8421BCD 码,然后输入到 CD4511 中,与此同时,CD4001RS触发器的S输入端1号脚输入高电平后,其输出端4号脚变为高电平,即CD4511的LE锁存控制端接高电平,所以CD4511 处于锁存工作状态。
此时CD4511输入对应的译码输出将锁存起来,根据上述4-3线编码器功能真值表和CD4511真值表,即可查到此时候LED数码管显示值(高电平记为“1”,低电平记为“0”)。
此时,数码管保持显示第一个抢答者的号码,同时多谐振荡器开始产生振荡,蜂鸣器发出响声。
上电复位后的时刻,CD4001 的6号脚瞬时输入高电平,4号脚输出低电平,使LED数码管不亮,多谐振荡器停止振荡,蜂鸣器不响。
集成器件 CD4511 的 A、B、C 输入端分别通过R4、R3、R1接“地”(低电平)。
图7 总体电路原理图六、元器件和实验设备清单表2七、电路的组装、调试、功能验证1、测试触发器及各逻辑门电路的逻辑功能,判断器件的好坏。
⑴测试锁存功能:按原理图图7连接好CD4511逻辑门电路部分,准备测量CD4511的各个引脚的电位值,将其与上述图3 CD4511功能图相对应,高电平即为“1”,低电平即为“0”。
经测试发现CD4511功能正常。
测试结果如下表所示(表中数值单位为“伏”):表3 CD4511 管脚电位测试结果⑵测试CD4001四2输入或非门功能:按电路原理图7,测试CD4001 各个引脚电位,高电位为“1”,低电位为“0”,观察结果是否符合逻辑表达式,其中(1)A=1号引脚,B=2号引脚,Y=3号引脚;(2)A=5号引脚,B=6号引脚,C=4号引脚。
若符合逻辑表达式,则对应CD4001完好,测试发现器件正常。
测试各个引脚电位结果如下表所示(表中数值单位为“伏”):表4⑶测试NE555定时器组成的多谐振荡器:按原理图中图7连接好电路,蜂鸣器输出端接入示波器,观察其输出波形,若未抢答时候波形为正弦波,抢答成功后输出波形为方波,则多谐振荡电路正常。
经测试发现,元器件正常。
图8 正弦波与方波2、按原理图连接好四部分内容,检查连线无误后打开电源开关,测试抢答器的功能。
抢答开始,按下A、B、 C、D某一按钮,观察对应LED显示器,是否显示相应得数字,按A开关时候,显示数字1,B显示数字2,C显示数字3,D显示数字4 ,并且蜂鸣器发出持续的声响;按下R复位开关时候,LED数码管不显示数字,蜂鸣器声响停止。
若LED显示器显示对应的开关号,并且按下其抢答开关,电路工作状态保持不变,则说明整个电路系统正常;否则就说明电路有问题,应仔细检查各部分连线是否正常。
同时检查蜂鸣器和显示器是否按照规定方案蜂鸣和显示。
如果都正常则实验成功。
八、测试结果分析经检查,各部分连线无误,各部分间的连线都正确,每个元件都正常。
检测抢答器的最终功能,先将抢答器接到5V直流电源上,按钮A置“1”,LED显示1,蜂鸣器发出声响,按下其他抢答按钮不起作用;再次将复位按钮按下,LED无显示,蜂鸣器停止发出声响。
其测试项目如下表所示:表5九、遇到的问题及解决1.实验中出现的问题是电路稍微复杂,焊接该电路所需要的导线需要很多;再者在焊接电路过程中必须确保每一步焊接的电路正确,是电路搭接美观实用;最后是通过使用万用表来检测焊接电路的正确性。
2.焊接电路得保证焊点没有虚焊,为此我们焊接速度比较慢,谨慎焊接,保证每个焊点都没有虚焊。
3.在用示波器检测蜂鸣器输出端信号时候,发现信号残缺,后经过排故发现有一根导线脱焊,为此我们小组同学又重新焊接。
后来再测试发现信号没有残缺。
十、设计电路的特点和改进(1) 可靠性:整个实验电路分为四个部分,在实验的过程中,每一部分都经过了仔细的检测,各部分功能完好;通过焊接搭接将各部分按电路图连接成完整的抢答器电路,经过检测,连接无误,最终实现抢答器的功能,保证了抢答器电路的可靠性。
(2) 易测性:抢答器电路由四部分构成,在实验的过程中,依次完成每部分,如果出现什么问题,可以随时检测该部分的功能或连线是否出现故障。
(3)实验改进:由于实验需要焊接的电线很多,以至我们在检查电路时太浪费时间而且也不方便,因此我们有必要使用印制的电路板,这样所使用的连线就会少一些。
测试时候只需要把相应元器件正确安装在相应位置上即可。
这样我们在使用时也会变得更方便,出现问题或故障时能很快找出问题的所在。
印制的电路板如下图所示:图9 四路抢答器印制电路板图十一、收获与体会这次的实验是袁雷同学为组长,负责四路抢答器方案筛选、元器件的购买、焊接电路的检查、电路测试及实验报告书写整理工作;刘宝存同学负责焊接电路、检查电路、测试电路及部分实验报告书写工作;夏振龙同学负责部分电路焊接、实验报告检查、焊接电路检查等工作;尤旗同学负责电路检查、元器件性能测试等工作;程颐同学负责陪同组长购买元器件、实验报告书写及检查等工作。
在我们5人的分工合作之下完成了这次实验,通过这次实验我们收获颇多:1.和组员拿着选定的题目觉得很简单。
脑海中马上就出现了几个设计思路,但在设计的几天里才发现设计并不是那么简单。
静下心来,仔细分析题目,再加上指导老师的说明与提示,心中才有了谱。
将整个系统根据不同的功能化分成模块,再分别进行设计,逐个攻破,最后再将其整合。
2.在设计过程中,既有用过的芯片,又有没用过的,只能自己查表,分析功能,即学即用,印象很深刻。
3.既巩固了课堂上学到的理论知识,又掌握了常用集成电路芯片的使用。