电子系统综合设计Word格式.docx

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简易八路抢答器

一·

设计要求

先设计一个电源，要求能够提供稳定的至少5V电压，再设计一个八路抢答器，用自己设计的电源为八路抢答器供电。

要求八路抢答器能够正常工作，能进行抢答功能。

二．电路设计及原理分析

1.八路抢答器

目录

1.八路抢答器的任务和目的

2.八路抢答器的设计原理

3.八路抢答器的仿真实现

4.元器件清单

5.八路抢答器的焊接实现

6.分析，检验，调试八路抢答器的实物

摘要：

分两部分完成，第一部分做一个电源，实现对八路抢答器供电，做一个八路抢答器，实现八人抢答，运用学过的数电知识，进行动手实践，主要使用74系列的芯片，完成抢答，锁存，解锁，4511驱动数码管显示，在短时间内学会使用Multisim12.0软件设计仿真电路，查找DATASHEET达到正确处理数据，分析能力，八路抢答器由主体电路与扩展电路组成。

优先编码电路，锁存器，译码电路将输入信号在显示器上输出。

关键词：

LM317,KA337，74系列，抢答器，数码管。

1.设计任务：

设计、制作能够实现一下功能的八路抢答器：

1.输入为八个抢答开关、一个复位开关，抢答结果由LED数码显示。

2．当无人抢答时，LED数码管应显示为0。

3．当某人抢答按下某个开关时，其输出应显示相应的抢答者的位置编号并保持锁存，且对于后续抢答者的抢答请求不予反应。

4．下一轮抢答开始时，能够通过按键实现解锁，解锁后电路恢复允许抢答状态，进行下一轮抢答。

5．系统在解锁后进行30秒倒计时，倒计时完毕不能再抢答。

设计任务分析：

1、所设计的电路必须存在抢答开关阵列才能实现抢答功能；

2、电路中必须存在能够显示抢答结果的LED数码管，该数码管在抢

答结束后，应当立即显示对应的抢答结果。

抢答器复位后，该数码管显示为“0”，以表明当前状态为待抢答状态；

3、电路中必须存在锁存电路，以使抢答器在响应某个抢答请求后，对后续抢答者的抢答请求不予反应；

4、电路中必须存在编码电路，以便将抢答者的抢答信息进行编码，并供显示电路进行显示。

5、电路中必须设置一个复位按键，使抢答器复位，以便在本轮抢答结束后，能够可靠地进入下一轮抢答。

6、倒计时功能，抢答开始后开始计时，30秒到停止抢答。

2.电路原理：

抢答者序号显示电路：

1.电路作用

抢答者序号显示电路主要用于显示抢答者的序号，以便主持人能够及时了解抢答的情况。

2.电路组成

抢答者序号显示电路主要由译码驱动电路及数码显示电路组成。

在实际电路设计过程中，译码驱动电路一般可以直接使用专用数字集成电路，而数码显示电路一般使用七段LED数码管。

LED数码显示：

七段数码显示器就是将七个发光二极管（加小数点为八个）按一定的方式排列起来，七段a、b、c、d、e、f、g（小数点DP）各对应一个发光二极管，利用不同发光段的组合，显示不同的阿拉伯数字。

CD4511:

l

编码电路：

编码电路主要用于依据抢答者的抢答情况，对其进行编码，以产生满足显示电路所需要的对应于抢答者序号的十进制编码。

组成：

在实际电路设计过程中，编码电路一般可以直接使用专用数字集成电路，在本设计中主要采用74LS147作为编码电路。

74LS147是DIP16封装，为10线-4线优先编码器，具备9路输入，输出为4位十进制编码。

在本设计中，只需要使用8路，因此对多余的一个引脚必须进行处理，结合该芯片的真值表，对多余的引脚（10脚）进行处理。

对它接电源。

74LS04是DIP14封装，为6非门电路，可以实现对6路信号取反

锁存及解锁电路：

电路作用

锁存电路主要用于对抢答者的抢答信息进行锁存，以确保电路只响应一位抢答者的抢答请求。

解锁电路主要用于在本轮抢答后，主持人解除本轮抢答信息，以便能够进入下一轮抢答。

在本设计中采用74LS373作为锁存电路。

解锁电路主要对锁存器的控制端进行控制，为不影响锁存器的正常工作，需要和锁存电路共同控制锁存器的控制端（借助于或门电路实现

74LS373是DIP20封装，8路锁存器，三态输出（0，1，高阻）。

74LS30是DIP14封装，8输入与非门

74LS32是DIP14封装，4-2输入或门集成电路

开关阵列电路：

开关阵列电路主要用于对提供抢答者抢答手段，该电路产生抢答开关信号，为锁存电路提供抢答开关信号。

电路主要由开关及上拉电阻构成。

整体电路仿真及调制结果

按下s9后再按下s6

再按其他开关数码管状态不变。

仿真通过。

电源部分的设计：

1、提出设计方案

1、设计一个正负15V可调直流稳压电源。

2、确定相关技术参数

最大输出电流I

纹波电压峰峰值

稳压系数

输出电阻

3、设计方案论证：

在线性稳压器和开关稳压器中选择线性，常用的有78xx系列和LMx17系列。

在性能方面LMx17更稳定，输出电阻小于20m

采用LMx17系列。

LM337的输出电压范围是-1.2V至-37V，负载电流最大为0.4~2.2A。

它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。

此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

LM337内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。

通常LM337不需要外接电容，除非输入滤波电容到LM337输入端的连线超过6英寸（约15厘米）。

使用输出电容能改变瞬态响应。

调整端使用滤波得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。

LM337能够有许多特殊的用法。

比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM337的极限就行。

当然还要避免输出端短路。

还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。

为前置级音响电路、精密电路、电子制作等对电源要求实现高精度供电的电路，其内阻小，电压稳定，噪音极低，输出纹波小（输出端仅用100uf），能有效的保证电路的高度稳定工作，提高瞬态特性和高频特性。

4、LM317引脚图如下图

LM337引脚图如下图

3296W电位器及其参数

电位器性能:

阻值范围（Ohms）:

10~2MΩ

阻值偏差:

±

10%

终端电阻:

≤1%Ror2Ω

接触电阻变化:

≤3%Ror3Ω

耐电压:

101.3Kpa（常压）600V

绝缘电阻:

R1≥1GΩ

三、详细设计

1、最低输入电压：

最低输入电压：

对于本题而言，

2、变压器副边电压有效值

电流有效值

为保证可靠性，将

增大到1.1A，

，若选择效率为0.7的变压器，原边功率

，可选购副边为16V，输出1.1A，功率为50W的变压器。

3、二极管：

，

。

整流二极管选择1N5406，滤波电容C

，选取2200

电解电容。

4、制作过程

参考书上的可调电压源设计图

设计出的可调电源输出直流稳压电路图如下图：

三．焊接及安装调试过程

先焊接电源：

焊接完成后万用表测试通过。

实际焊接：

调试：

1，经调试后发现6的显示为，看起来不美观进行修改，由于cd4511驱动数码管显示为，经过分析cd4511的真值表，编码为0110时，a段为0，当输入引脚B为1，将a段与B输入引脚进行相或，再加到数码管的a段：

在实际的电路中如果不加R9这个电阻及5V电压数码管就显示比较暗淡。

这是实际修改后的电路显示情况：

2，在实际的使用中有一处缺陷，如在上一轮抢答后，1号与8号同时按下不放（主持人的开关还未按下），然后主持人按下开关，数码管显示8，松开8，按下复位，显示1。

这样子就无法解决谁到底先按下去，对1号不公平（即每个选手的号码小于对方的号码），这是电路的优先编码器的工作原理，要解决这一问题要使用到单片机（或其他元件），知识没学到要努力增加自己的知识。

3，没有合理布线使得版面显得凌乱。

六．个人体会及心得

1.这次实验做的八路抢答器要应用我们数字电路基础里面很多的知识点，首先设计这个电路让我把书本上的知识应用到了实际的生活中，其次设计这次电路加深了我对数字电路这本书知识点的理解。

在本次实验中，是我第二次焊接电路板，第一次由于自己不够熟练，对焊电路没有一种耐心导致了失败，这一次自己无论是从那一方面来说都成长了不少，能正确使用焊枪了，对焊电路在自己的脑海里都有一个印象，在焊接CD4511成功后自己内心有一点成就感，虽然这很容易就成功的东西，但是对于自己来说，已经迈出了很大的一步。

在后来的焊接过程由于对焊枪的使用还不够灵活，在焊电路的时候还是容易犯一些很容易犯的错。

容易把两个节点焊道一起去，导致电路的短路，还有对各个芯片引脚的把握，容易把各个引脚搞反，这两个原因就是导致这次实验失败的主要原因。

所以总结出来，无论是什么事情，以后都要多做，因为熟能生巧，不要怕麻烦，越怕麻烦，就只会越麻烦。

所以，在今后的学习里，我会加强焊接电路这方面的学习，在以后让自己做到熟能生巧

2.在焊接过程中，注意各个元器件之间是否焊实，有没有虚焊。

3.焊接时候不要一手拿着焊枪，然后分心去看点什么，不然很容易烫伤。

4.注意电容，有的有极性有的没极性。

5.焊的时候注意把长度多余的引脚截断到合适长度，不然影响美观。