抢答器设计任务书.docx
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抢答器设计任务书.docx
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抢答器设计任务书
一、设计内容
智力竞赛抢答器一设计要求及技术指标:
(1)设计制作一个可容纳四路参赛的数字式抢答器,分别用4个按钮S1~S4表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(3)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则电路显示抢答者的组别;此时,电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用;
智力竞赛抢答器二
设计要求及技术指标:
(1)设计制作一个可容纳八路参赛的数字式抢答器,分别用4个按钮S1~S4表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(3)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则电路显示抢答者的组别;此时,电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用;
智力竞赛抢答器三
设计要求及技术指标:
(1)设计制作一个可容纳八组参赛的数字式抢答器,分别用4个按钮S1~S4表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(3)电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则电路显示抢答者的组别;此时,电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用;
(4)电路应具备抢答成功声音提示功能,声音持续时间5〜10s;
二、设计与制作步骤
(一)选定总体方案与框图
根据设计任务、指标要求和给定的条件,分析所要设计的电路应该完成的功能,并将总体功能分解成若干单项的功能,分清主次和相互的关系,形成若干单元功能块组成的总体方案。
该方案可以有多个,需要通过实际的调查研究、查阅有关资料和集体讨论等方式,着重从方案能否满足要求、构成是否简单、实现是否经济可行等方面,对几个方案进行比较和论证,择优选取。
对选取的方案,常用方块图的形式表示出来。
注意每个方块尽可能是完成某一种功能的单元电路,尤其是关键的功能块的作用与功能一定要表达清楚。
还要表示出它们各自的作用和相互之间的关系,注明信息的走向和制约关系。
(二)分析单元电路的功能任何复杂的电子电路装置和设备,都是由若干具有简单功能的单元电路组成的。
总体方案的每个方块,往往是由一个主要单元电路组成的,它的性能指标也比较单一。
在明确每个单元电路的技术指标的前提下,要分析清楚各个单元电路的工作原理,设计出各单元电路的结构形式。
要利用过去学过的或熟悉的单元电路,也要善于通过查阅资料、分析研究一些新型电路,开发利用一些新型器件。
各单元电路之间要注意在外部条件、元器件使用、连接关系等方面的相互配合,尽可能减少元件的类型、电平转换和接口电路,以保证电路简单、工作可靠、经济实用。
各单元电路拟定之后,应全面地检查一遍,看每个单元各自的功能是否能实现,信息是否能畅通,总体功能是否满足要求。
如果存在问题,还要针对问题局部调整。
(三)选择器件与参数计算
单元电路确定之后,根据其工作原理和所要实现的功能,首先要选择在性能上能
满足要求的集成器件。
所选集成器件最好完全满足单元电路的要求。
当然在多数情况
下集成器件只能完成部分功能,或者需要同其他集成器件和电子元器件组合起来组成
其他的单元电路。
这里需要灵活运用过去学过的知识,也需要十分熟悉各种集成电路的性能和指标,注意对新型器件的开发和利用。
每个单元电路的结构、形式确定之后,需对影响技术指标和参数的元器件进行计算。
这种计算有的需要根据电路理论的有关公式,有的按照工程估算方法,还有的需要用经验数据。
用计算的方法得到的器件参数,还要按照元器件的标称值选取实用的元器件。
(四)画出预设计总体电路图根据单元电路的设计、计算与元器件选择的结果,画出预设计的总体电路图。
总体电路图应当包括总体电路原理图和实际元器件接线图。
需要制作出实用装置的题目,还要作出印刷电路板的工艺设计。
总体电路图应按元器件国标或部标的规定以及电路图的规范画出。
图中要注意信号输入和输出的流向,通常信号流向是从左到右或从上至下,各单元电路也应尽可能按此规律排列,同时要注意布局合理。
总体电路图尽可能画在一张图纸上。
如果电路比较复杂,应当把主电路画在一张图纸上,而把一些比较独立或次要的单元电路画在另一张或几张图纸上,但要标明相互的连接关系。
所有的连接线要“横平、竖直”,相连的交叉线要在交叉点用圆点标出。
电源线和地线尽可能统一,并标出电源电压数值。
总体电路图画出之后,还要认真地审查。
检查总体电路是否满足方案地要求,单元电路是否齐备;每个单元电路地工作原理是否正确,能否实现各自的功能;各单元电路之间的连接有无问题,电平和时序是否合适;图中标注的元器件型号、管脚、参数值等是否正确等。
这种审查十分重要,以防在安装调试中损坏器件。
(五)采购电路元件,安装电路由于株洲电子元件市场规模不是很大,有些元件在本地买不到。
根据往届同学的经历,同学们付出了很多车费,却买不到或买不全课程设计所需要的元件。
所以本次课程设计的电子元件由老师统一到深圳采购,价格比较便宜,也少去了无谓的奔波。
电路原理图设计完成之后,需要安装、焊接做出实验电路,有的还要做成实用的电子装置。
从设计图纸到实际电路装置要经过十分重要的装接工艺,有时设计的电路十分合理,由于装接不当也会严重影响电路的性能,甚至造成元器件的损坏。
因此,元器件的焊接、电路板的制作,整机的结构布局等都是课程设计的重要环节,也是培养电路工艺技能的好机会,必须给予足够的重视。
首先在焊接之前,必须做好两件事。
第一,画出万能板连线图,这一点必须做,不但要画,而且要仔细画;根据前几届学生做课程设计的经历,最后做出来的电路板,故障率极高,主要表现为连线错误以及集成芯片的引脚接错;避免此类问题的有效方法是画好连线图。
至于如何画连线图,可参阅上学期模拟电路实验实作部分。
第二,芯片测试,这一点往往大家会忽略。
进行芯片测试有两个好处,其一可以进一步熟悉该芯片的功能;有些芯片功能较复杂,根据芯片资料,往往还不能完全了解其特性,只有通过进一步的测试,才能完全掌握。
其二,可以通过测试检验该芯片的质量好坏;为保证调试的顺利,在安装前应将所有的电子元件检测一遍,保证其功能完整。
检测芯片时可利用数电实验箱,具体方法可参考数电实验一和实验四。
焊接时为保证焊接质量,使焊点牢固、光亮、圆滑、不出虚焊,必须了解焊接工艺,掌握焊接技术。
一般焊接过程和要求是:
1.净化焊接部位的金属表面。
引线、管脚和焊点处要刮净,涂上松香水,或先挂上锡,
2.将电烙铁挂锡在焊接部位加热至焊锡熔化的程度,使焊锡填充在被焊金属表面。
3.移开电烙铁,待焊锡自然冷却。
焊接过程中,注意掌握以下技术:
1.掌握好焊接温度和时间。
温度不够,焊锡流动性差,很容易凝固;温度过高,焊锡流淌,焊点不易存锡。
要求焊接时烙铁头的温度高于焊锡的熔点,烙铁头与焊点接触时间以使焊点的锡光亮、圆滑为宜。
焊点不亮或成“豆腐渣”状,说明温度不够,焊接时间太短。
这种情况下焊剂不能充分挥发,很容易形成“虚焊”。
2.扶稳不晃,上锡适当。
焊接时,被焊物要扶稳、扶牢,电烙铁也不必加压力或来回移动。
,尤其在焊锡凝固过程中,不要晃动被焊元器件,否则容易造成“虚焊”烙铁蘸锡多少视焊点大小而定。
最好让所蘸锡量刚能包住被焊物。
一次上锡不够可以再次填补,但补锡时一定待上次的锡一同熔化后方可移开烙铁头,以使焊点熔为一体。
3.为提高效率、减少重复性劳动,一般先将电阻、电容、二极管等元件引线弯成所需的形状,一次插入电路板的焊孔并排列整齐,然后统一焊接,检查焊点后剪去过长的引线。
焊接元器件的顺序,一般是焊完电阻、电容和二极管等元件后,再焊晶体三极管或集成电路。
晶体管和集成电路的焊接时间一般要短些,注意引脚不宜剪得太短,防止焊接时烫坏管于。
初学者可用镊子夹住管脚进行焊接,以便通过镊子散热,保护晶体管。
4.焊接完后要检查焊点质量,看有无漏焊、错焊和虚焊等问题。
可用尖嘴钳或镊子将被焊元件拉一拉,若有松动应重新焊接。
好的焊接应当是焊锡饱满适中,焊点表面光滑,被焊引线着锡均匀,焊点周围干净、无毛刺等。
(六)电路的调试与维修
电路安装完毕后,还要进行重要的一步一一电路调试,这也是我们练习比较少的地方。
为调试保证调试的顺利进行,调试前必须拟定调试步骤,一般调试步骤如下:
1.检查电路接线
电路安装完毕,首先要认真检查电路接线是否正确。
通常采用两种检查方法,一种是按照连线图检查安装的线路,即把连线图上的接线按一定顺序在安装好的线路中逐一对照检查。
别一种是按照电路原理图,借助万用表电阻档检查,即电路原理图上找出一些点,计算各点对地电阻,与用万用表在实际电路中测量的值进行比较,发现问题后再逐步缩小测量范围,查出错焊点。
通过直接检查也可以发现电源、地线、信号线、元器件引脚之间有无短路;连接处有无接触不良;二极管、三极管、电解电容等引脚有无错接等明显错误。
2.通电检查
将电源接入待测电路。
接通电源后仔细观察有无异常现象,包括无冒烟,是否闻到异常气味,手摸元器件是否发烫,电源电流是否过大等。
如果出现异常,应该立即关断电源,待排除故障后方可重新通电。
3.功能及参数调试
对电路参数及工作状态进行测量,并在测试的基础上对电路的参数进行修正,使之满足设计要求。
例如在调试定时器时,经检查该电路能正常工作,接下来将调整其参数,即检查其秒信号是否标准,可以通过与标准时钟进行对比,而后逐步调整,使其达到要求。
当然还有其他方法,可以借助其他仪表如数字示波器、频率计等进行调整。
在进行该项测试时,会经常出现电路故障。
做过电路的同学都知道,安装电路不
要怕出故障,只有在电路出了故障而且能独立排除,这样收获才是最大的。
要排故障
必须掌握一定的排障方法,总结如下:
1)直观检查方法
为了避免和减少接线错误,应画出正确的电路原理图和安装接线图。
检查电源线、信号线有无错误,元件有无错焊、漏焊,二极管、三极管、电解电容器极性是否接反等。
通电后听是否有打火声等异常声响;闻有无焦煳异味出现;摸晶体管管壳、电阻、电容、集成电路是否温度过高。
发现异常时应立即断电。
电解电容器极性接反时漏电流大,介质损耗将增大,会使温度上升,甚至使电容器爆裂。
带有显示装置的电路可通过显示状态(如数码管的数值、显像管的光栅)判断故障的性质和部位。
2)仪器检查法
不能通过直观检查出故障,可以应用仪表检查法。
主要有电阻检查、电压测量、
逻辑测量等。
不管利用什么方法,切忌盲目乱测,一顿乱点,这样往往很难检测出故障点。
排障过程,实际上是逐步缩小故障范围,直至找出故障点的过程;要根据具体的故障现象,同学们相互进行充分的讨论、分析,推断出可能的故障范围,最后采用具体的仪表找到故障点。
例如在数码管计数时,本应该按顺序显示“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”,却发现依次显示如下图形,“0、2、3”显示错误。
经比较分析,发现数码管的“f、g”段要么同时亮,要么同时灭,那么可以推断“f、g”段可能短路了,
F面就可以选择电阻测量法验证“f、g”段是否短路,直到找到故障点
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排除故障,就像医生诊断病人,要通过望、闻、问、切等手段,收集病人病症,再决定采用何种仪表检查;疑难杂症要组织会诊,也就是分析、讨论,还不能确诊,才能请专家会诊。
排障能力是一门很深的技术,深就深在分析上,必须经过长期的不断的积累。
同学们要不断去学习总结,才能进步。
4.调试结果及记录调整过程中,应如实记录调试结果及发生的一切问题。
对调试结果进行分析,验证其是否满足设计要求;对调试过程中发生的问题,应详细分析,并记录解决的方法和过程。
下面为一个同学用面包板设计制作数字钟的调试过程记录:
1)在检测面包板状况的过程中,出现本该相通的地方却未通的状况,后经检验发现是由于万用表笔尖未与面包板内部垂直接触所至。
2)在检测CD4511驱动电路的过程中发现数码管不能正常显示的状况,经检验发现主要是由于接触不良的问题,其中包括线的接触不良和芯片的接触不良,在实验过程中,数码管有几段二极管时隐时现,有时会消失。
用5V电源对数码管进行检测,一端接地,另一端接触每一段二极管,发现二极管能正常显示的,再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好,在检测过程中发现有几根线有时能接通,有时不能接通,把接触不好的线重新连接后发现能正常显示了。
其次是由于芯片接触不良的问题,用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通,而检测的导线状况良好,其解决方法是把CD4511的芯片拔出,根据面包板孔的的状况修整其引脚,使其正对于孔,再用力均匀地将芯片插入面包板中,此后发现能正常显示,本次实验中还发现一块坏的LED数码管和两块坏的CD4511,经更换后均能正常显示。
3)在连接晶振的过程中,晶振无法起振。
在排除线与芯片的接触不良问题后重新对照电路图,发现是由于12脚未接地所至
(七)撰写说明书
每人必须写出一份4000字以上设计总结报告,总结报告按规定的课程设计报告格式撰写、打印、装订。
总结报告应包含以下内:
1.封面:
包括设计题目,班级,姓名,指导老师,完成时间;
2.目录:
根据说明书的内容决定,一般采用2~3级。
3.设计任务书:
包括课题名称、目的、用途、主要技术性能指标(参照教材目录编排)。
4.设计方案框图及电路工作原理:
包括系统方框图,电气原理图,各单元电路的设计,简述主要部件(包括主要集成电路)的工作原理、工作条件、给定参数、理论公式及详细的计算步骤、计算结果。
这是说明书的主要部分。
5.元件参数表:
包括所选用的元器件名称、参数、型号。
6.调试方案:
包括调试的条件、方法、使用仪器设备的型号,并对测试数据进行分析。
7.设计心得:
包括对本课程设计的客观评价、设计特点、存在的问题以及改进意见等。
8.参考文献:
包括作者、署名、出版地、出版年等。
(八)课题答辩
课题答辩是本设计的一个重要的、不可或缺的环节,也是最能考核学生是否掌握
课题知识的环节,更是同学们望之生畏的一个环节,请同学们早作准备,这也是毕业
设计答辩的一个预演。
课题答辩主要从如下几个方面考查(非电子专业主要考查1、2
项)。
1.主要芯片的功能及主要应用;
2.各单元电路工作原理,及整机工作原理;
3•电路元件参数如何选择;
4.调试结果分析;
5.根据故障现象,讲解故障的排除方法和过程;
6.电路工艺要求。
三、评分标准
序
号
考核项目
要求
权重
系数
单项考
核结果
考
核结果
1
实训学生出勤情况、
学习态度和钻研精神
态度端正,工作努
力,能独立思考
10%
2
电路焊接工艺及布局
电路装配布局合理,焊点光亮圆滑,电路调试达到设计要求;
40%
3
答辩
自述清楚,回答冋题
准确全面;
30%
4
设计说明书
自主撰写,字迹工整,作图规范,线路图标准。
20%
设计成绩评定等级
附录一:
(课程设计说明书格式)
《数字电子技术》
课程设计说明书(小初)
设计课题:
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
设计时间:
湖南铁道职业技术学院(以上小二号、行距40磅)
题目(三号,黑体,居中)
(空一行)
、设计任务与要求(标题均为小三号,宋体)
。
。
。
。
。
;(正文均为小四号,宋体,行距
OOOOOO:
二、方案设计与论证
(首段,对设计要求的总体分析)
万案一、
、单元电路设计与参数计算
万案二、
四、总原理图及元器件清单
1.总原理图
(含元件标号与型号)
2•元件清单
兀件序号
型号
主要参数
数量
备注
R1
T1
OOO
五、安装与调试
六、性能测试与分析
七、结论与心得
八、参考文献
1.。
。
。
。
。
。
(五号,宋体)
附录二:
说明书模板
(本页请附在说明书之后)
电气工程系《数字电子技术》课程设计成绩评定表
专业:
班级:
学号:
姓名:
课题名称
总得分
考核项目
考核内容
考核得分
设计过程
10分
实训学生出勤情况、学习态度和钻研精神
设计结果
40分
电路装配布局合理,焊点光亮圆滑,电路调
试达到设计要求;
答辩
30分
自述清楚,回答问题准确全面;
说明书
20分
字迹工整,作图要规范,线路图要标准
指导教师
评语
指导教师:
时间:
精选
精选
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