电子电路设计制作实习报告

《电子电路设计制作实习报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子电路设计制作实习报告（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 徐州工程学院电子电路设计制作报告设 计 名 称 八路数码显示抢答器的设计 学 院 信电工程学院 专 业 计算机科学与技术（网络工程）班 级 学 生 姓 名 学 号 成绩1.设计内容与要求1.1 设计要求1.1.1 设计目的（1）熟悉常用电子元器件及材料的类型、型号、规格和符号，熟悉各电子器件的主要性能、使用知识和检测方法。（2）了解电子元件焊接的基本知识与要求，能够进行简单的手工焊接。（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单电路的调试方法。1.1.2 设计要求（1）熟悉八路数码显示抢答器的基本工作原理。（2）掌握常用元器件分类命名型号规格参数表达方法、常用元器件识别及测量方法、元器件安装使

2、用方法以及元器件检测与筛选方法。（3）掌握实现抢答、编码、优先、数显、复位及讯响电路的基本原理与方法。（4）掌握 555 定时及数码管的原理及应用方法。1.2 设计内容1.2.1 步骤（1）设计一个能正常工作的八路数码显示抢答器，其功能要求如下：a.抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 S1 S8 表示抢答键。b.设置一个系统复位按钮 S9，该开关由主持人控制。c.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，优先锁存相应的编号，并在数码管上显示，同时扬声器发出声响提示。优先抢答选手的编号可由主持人手动清除。（2）完成产品的安装与调试（3）完成设计报告1.2.2 电路所

3、需器件介绍（1）使用 CD4511 它是常用的七段显示译码驱动器，内部除了七段译码电路外，还具有锁存电路和输出驱动器部分，输出电流大，最大可达 25mA,可直接驱动 LED 数码管。CD4511 由 4 个输入端 A/B/C/D 和 7 个输出端 ag，它还具有输入 BCD 码锁存、灯测试和熄灭控制功能。CD4511 引脚图如图 1-1 所示 图 1-1 CD4511 引脚图 （2）使用 NE555 设计多谐振荡器，控制蜂鸣器发出声讯提示（3）数码显示器 数码管通常有发光二极管 LED 数码管和液晶 LCD 数码管。本设计提供的为 LED 数码管，如图 1-2 所示。它显示最先抢答者的相应的代

4、号，方便主持人宣布最先抢答者。图 1-2 LED 数码管2. 设计原理与电路图2.1 总体设计整个系统的工作原理流程图如图 2-1 所示图 2-1 工作原理流程图电路包括主体电路和扩展电路两部分。主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。电路要完成以下功能（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号。 （2）扬声器发出短暂声响。（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答。（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答

5、时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。2.2 模块设计根据设计要求，抢答器电路可分为四个模块：抢答锁存模块设计、译码显示模块设计、555 定时模块设计和数码显示器模块设计。2.2.1 抢答锁存模块设计由于抢答器都是多路即须满足多位抢答者抢答要求，这就有一个先后判定的锁存优先电路，确保第一个抢答信号锁存住。同时数码显示并拒绝后面抢答信号的干扰。CD4511 内部电路与 Q1，R7，R8，D13，D14 组成的控制电路可完成这一功能。当抢答键都未按下时

6、，因为 CD4511 的 BCD 码输入端都有接地电阻（10K） ，所以 BCD 码的输入端为“0000”，则 CD4511 的输出端 a、b、c、d、e、f 均为高电平，g 为低电平。通过对 0-9这 10 个数字的分析如图 2-2 锁存优先功能电路图可以看到，只当数字为 0 时，才出现d 为高电平，而 g 为低度电平，这时 Q1 导通，D13、D14 的阳极均为低电平，使 CD4511的第 5 脚（即 LE 端）为低电平“0” ，这种状态下，CD4511 没有锁存而允许 BCD 码输入。在抢答准备阶段，主持人会按复位键，数显为“0”态，正是这种情况下，抢答开始，当S1-S8 任一键按下时，

7、CD4511 的输出端 d 为低电平或输出端 g 为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在，迫使CD4511 的第 5 脚（即 LE 端）由 0 到 1，反映抢答键信号的 BCD 码允许输入，并使 CD4511的 a、b、c、d、e、f、g 七个输出锁存保持在 LE 为 0 时输入的 BCD 码的显示状态。例如S1 按下，数码管应显示 1，此时仅 e、f 为高电平，而 d 为低电平，此时三极管 Q1 的基极亦为低电平，集电极为高电平，经 D13 加至 CD4511 第 5 脚（即 LE 端） ，即 LE 由 0-1状态，则在 LE 为“0”时输入给 CD4511 的第一个 BCD 码数据被判定

8、优先而锁存，所以数码管显示对应 S1 送来的信号。2.2.2 译码显示模块设计编码器实现了对开关信号的编码，并以 BCD 码的形式输出，为了将输出的 BCD 码能够显示出来，需要用译码显示电路，选择常用的七段译码显示驱动器 CD4511 作为译码电路。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 A、D 一起用或非门译码。2.2.3 555 定时模块设计抢答器报警电路由 NE555 接成音多谐振荡器，555 构成的多谐振荡器的工作原理如图 2-3 所示：接通电源 Vcc 后，Vcc 经电阻 R1和 R2对电容 C 充

9、电，其电压 uc由 0 按指数律上。当 uc2/3 Vcc 时，电压比较器 C1和 C2的输出分别为 uc1=0,uc2=1,基本 RS 触发器被置 0，Q 等于 0，Q 非等于 1，输出 uO跃到低电平 UOL。于此同时。放电管 V 导通，电容C 经电阻 R2和放电管 V 放电，电路进入暂稳态。随着电容 C 的放电，u c随之下降。当 uc下降到 uc1/3Vcc 时，则电压比较器 C1和C2的输出 uc1=1 和 uc2=0，基本 RS 触发器被置为 1，Q 等于 1，Q 非等于 0，输出 uO由低电平 UOL跃到高电平 UOH。同时因 Q 非等于 0，放电管 V 截止，电源 Vcc 又经

10、过 R1和 R2对电容 C 充电。电路又回到第一暂稳态。因此，电容 C 上的电压 uc在 2/3Vcc 和 1/3Vcc 之间来回充电和放电，从而使电路产生振荡，输出矩形脉冲。图 2-2 锁存优先功能电路图 将 NE555 多谐振荡器与成音多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡，扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止振荡，此时扬声器无音频输出。2.2.4 数码显示器模块设计LED 数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。一个 LED 数码

11、管可用来显示一位 09 十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5 寸和 0.36 寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为 22.5V，每个发光二极管的点亮电流在 510mA。LED 数码管要显示 BCD 码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。2.3 设计原理图 该抢答器电路可同时进行八路优先抢答。按键按下后，蜂鸣器发声，同时数码管显示优先抢答者的号数，抢答成功后，再按按键，显示不会改变，除非按复位键。复位后，显示清零，可继续抢答如图 2-3 所示。图 2-3 555 定时器工作原理图

12、 图 2-3 数字抢答器电路原理图各个按键显示的工作原理如下：高电平通过编码二极管 D1 加到 CD4511 集成芯片的7 脚（A 位） ，7 脚为高电平，1、6 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0001” ；高电平通过编码二极管 D2 加到 CD4511 集成芯片的 1 脚（B 位） ，1 脚为高电平，2、6、7脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0010” ；高电平通过编码二极管 D3、D4 加到CD4511 集成芯片的 1、7 脚（B、A 位） ，1、7 脚为高电平，2、6 脚保持低电平，此时CD4511 输入 BCD 码为“0011” ；高电平通

13、过编码二极管 D5 加到 CD4511 集成芯片的 2 脚（C 位） ，2 脚为高电平，1、6、7 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0100” ；高电平通过编码二极管 D6、D7 加到 CD4511 集成芯片的 2、7 脚（C、A 位） ，2、7 脚为高电平，1、6 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0101” ；高电平通过编码二极管D8、D9 加到 CD4511 集成芯片的 1、2 脚（B、C 位） ，1、2 脚为高电平，6、7 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0110” ； 高电平通过编码二极管 D10、D11、D12 加到C

14、D4511 集成芯片的 1、2、7 脚（B、C、A 位） ，1、2、7 脚为高电平，6 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“0111” ； 高电平加到 CD4511 集成芯片的 6 脚（D 位） ，6 脚为高电平，1、2、7 脚保持低电平，此时 CD4511 输入 BCD 码为“1000” 。 输入的 BCD 码就是键的号码，并自动地由 CD4511 内部电路译码成十进制数在数码管上显示。3. 安装与调试3.1 安装准备根据上面设计的原理图把以下列出来的各个元件如表 3-1 所示安装到电路板上，然后焊接电路。 （1）电阻的识别 目前，电子产品广泛采用色环电阻，其优点是在装配、

15、调试和修理过程中，不用拨动元件，即可在任意角度看清色环，读出阻值，使用方便。一个电阻色环由 4 部分组成（不包括精密电阻）四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。（2）二极管的识别二极管的识别很简单，小功率二极管的 N 极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示 P 极（正极）或 N 极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。（3）电容的识别电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注 14 位整数时，其单位是 pF，标注为小数时，其单位是 F。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是 pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m） ，当第三位是9时，则对有效数字乘以 0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及表 3-1 元件清单被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针