八路搶答器的設計畢業(yè)設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  畢業(yè)設計說明書(論文)</p><p>  設計題目 八路搶答器設計 </p><p>  專 業(yè): 微電子技術 </p><p>  班 級: 微電08-1班 </p><p>  學 號:

2、 </p><p>  姓 名: </p><p>  指導教師: </p><p><b>  二0一0年七月十日</b></p><p><b>  畢業(yè)設計任務書</b></p><p>  

3、備注:任務書由指導教師填寫,一式二份。其中學生一份,指導教師一份。</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  摘 要1</b></p><p><b>  第一章 緒論2</b></p><p>  第二章 設計方案3</p>

4、<p>  2.1 方案選擇3</p><p>  2.2 搶答器的組成框圖3</p><p>  2.3 本設計任務及要求4</p><p>  2.4 系統(tǒng)主要功能4</p><p>  第三章 單元電路設計5</p><p>  3.1 搶答電路設計5</p><p>

5、;  3.1.1 電路設計及工作原理5</p><p>  3.1.2 元器件的選擇6</p><p>  3.2 鎖存譯碼顯示電路8</p><p>  3.2.1 電路的設計及工作原理8</p><p>  3.2.2 元器件的介紹10</p><p>  3.3 報警電路12</p>&

6、lt;p>  3.3.1 電路的設計及工作原理12</p><p>  3.3.2 元器件的介紹14</p><p>  第四章 整機電路17</p><p>  4.1 整機電路原理圖17</p><p>  4.2 整機電路的工作原理17</p><p>  第五章 仿真與調(diào)試19</p&g

7、t;<p>  5.1 Proteus的介紹19</p><p>  5.2 電路的仿真20</p><p><b>  總 結22</b></p><p><b>  參考文獻23</b></p><p>  附錄 1 元器件明細表24</p><p&g

8、t;<b>  摘 要</b></p><p>  電子產(chǎn)業(yè)在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,電子技術得到了突飛猛進的發(fā)展,各種電子產(chǎn)品的功能質(zhì)量也日臻完善。其中,搶答器被廣泛地應用于企事業(yè)和商業(yè)部門,是為各種知識競賽,文娛活動提供公正、客觀和快速裁決的一種常用電子設備。在人們的娛樂生活中,電子搶答器是必不可少的設備之一。但是,傳統(tǒng)的搶答器一般準確性與可靠性不高,而且產(chǎn)品體積大,安裝維修

9、困難數(shù)字電路是用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進行算術運算和邏輯運算的電路。用它設計電路實現(xiàn)簡單,系統(tǒng)可靠集成度高、體積小、功耗低,而且電路的設計、維修、維護靈活方便。隨著集成電路技術的高速發(fā)展,數(shù)字邏輯電路的集成度越.來越高。</p><p>  本設計完成八路數(shù)字搶答器的設計,當其中一人按下開關時,在LED上顯示它的序號,若其中無一人搶答時報警電路不發(fā)出聲響顯示為零。該電路主要由八路搶答控制開關和主持人開關啟動電路以及

10、編碼電路,譯碼與鎖存顯示電路和報警電路組成。</p><p>  關鍵字 搶答;譯碼;鎖存;報警</p><p><b>  第一章 緒論</b></p><p>  21世紀隨著信息時代的到來競爭日益激烈,選拔人才,評選優(yōu)勝,數(shù)字電子技術已經(jīng)廣泛地應用于計算機,自動控制,電子測量儀表,電視,雷達,通信等各個領域。例如在現(xiàn)代測量技術中,數(shù)字測

11、量儀表不僅比模擬測量儀表精度高,功能高,而且容易實現(xiàn)測量的自動化和智能化。隨著集成技術的發(fā)展,尤其是中,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,數(shù)字電子技術的應用范圍將會更廣泛地滲透到國民經(jīng)濟的各個部門,并將產(chǎn)生越來越深刻的影響。</p><p>  隨著現(xiàn)代社會的電子科技的迅速發(fā)展,要求我們要理論聯(lián)系實際,通過對數(shù)字電路的設計,熟練掌握設計的方法、步驟。本課題設計了一種采用數(shù)字電路制作的多功能數(shù)字搶答器,它除了具有基本

12、的搶答功能之外,還具有報警的功能,和數(shù)顯的功能,搶答器一般是在單位團體的專業(yè)知識競賽中使用,其主要功能大體可分為三種:</p><p> ?。?)主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始。</p><p> ?。?)搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存與顯示和報警的功能。</p><p>  (3)每名選手有一個搶答按鈕,按鈕的編號與選手的編號相對應,搶答器具有第一個搶答信號的鑒別和數(shù)據(jù)鎖

13、存、顯示的功能。</p><p>  在現(xiàn)在科技進步的世界里,無論工廠、學校和電視臺所舉辦的節(jié)目都可能會有各種智力競賽,當遇到搶答環(huán)節(jié)時,如果要求主持人自己去用肉眼觀察那一個選手搶答的速度最快無疑會對比賽結果造成很大的影響,使比賽失去了公平和公正性。知識競賽之類的活動愈加頻繁,為了準確,公平,直觀的判斷出第一搶答者。我所設計的搶答器為八路搶答器與傳統(tǒng)搶答方式相比不需要人干預的特點。它不僅能夠準確判斷,而且運用了現(xiàn)

14、代電子產(chǎn)品的高準確性來保障搶答的公平性。</p><p><b>  第二章 設計方案</b></p><p><b>  2.1 方案選擇</b></p><p>  制作搶答器可以采用多種設計方案,可以用單片機來完成,它的功能強大制作簡單,并且外圍的元件也很少;也可以用PLC來實現(xiàn),他的制作也是比較簡單;最后也可以用數(shù)

15、字電路來實現(xiàn),它的原理比較簡單,集成塊的價格也比較便宜且很容易購買,與我們學完的《數(shù)字電路》聯(lián)系緊密,能將我們所學知識用于實際,對鞏固所學知識有重要意義,用了一些成型電路,如NE555標準秒脈沖電路等,使總體方案易于實現(xiàn)。因此在此設計過程中我采用基于數(shù)字電路的八路搶答器。</p><p>  2.2 搶答器的組成框圖</p><p>  搶答器的組成框圖如圖2-1所示。它主要由三部分組成,

16、分別是優(yōu)先編碼電路、鎖存與譯碼顯示電路和報警電路。即主持人說搶答開始時,選手按搶答按鈕,能夠顯示第一個按按鈕的選手的編號,同時報警電路給予報警,并封鎖輸入電路禁止其他選手搶答。此過程都是由節(jié)目主持人操作控制電路控制完成。</p><p>  圖2-1 搶答器的組成框圖</p><p>  搶答按鈕和優(yōu)先編碼電路的主要作用是對搶答選手的編號進行編碼,立即分辨出搶答者的編號。</p>

17、;<p>  主持人控制開關主要起到一個復位、清除的作用,使顯示器重新顯示為0。所以當一輪搶答結束后,必須由主持人按下復位開關使其電路復位,方可再次搶答;</p><p>  控制電路、鎖存電路、譯碼電路和顯示電路則構成了鎖存與譯碼顯示電路。這部分電路的主要作用是對編碼以后的按鍵號進行鎖存,避免其他選手再次搶答,同時譯碼并顯示該按鍵號。</p><p>  報警電路的主要作用

18、是當有人搶答時發(fā)出聲響給予主持人以提示。</p><p>  2.3 本設計任務及要求</p><p>  任務:設計一個供8名選手參加八路搶答器。</p><p>  2.4 系統(tǒng)主要功能</p><p>  我所設計電路的主要功能是:可同時8名選手參加比賽,他們的編號分別是1,2,3,4,5,6,7,8,各用一個搶答按鈕,按鈕的編號與選手

19、的編號相對應,分別是S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8節(jié)目主持人設置一個控制開關,用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。數(shù)字搶答器應具有數(shù)碼鎖存、顯示功能。搶答開始后,若有選手按動搶答按鈕,編號立即鎖存,并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號,同時揚聲器給出音響提示。此外,要封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>  第三章 單元電路設計</p&g

20、t;<p>  3.1 搶答電路設計</p><p>  3.1.1 電路設計及工作原理</p><p>  1.搶答電路原理圖如圖3-1所示:</p><p><b>  圖3-1 搶答電路</b></p><p>  2.電路的工作原理:電路由八組陣列快關S1~S8組成。和主持人控制開關S組成。以及D1

21、~12十二個二極管和芯片4511組成。搶答電路的功能是能夠分辨出選手按按鈕的先后,供鎖存電路用,其電路組成。</p><p>  在圖3-1中,當接通電源時,開關S1~S8均處于打開狀態(tài)等待4511的輸入端(1-7端)輸入信號。當有選手將按鈕按下時(如按下5),4511的輸入端進行編碼即ABCD=0101,經(jīng)4511內(nèi)部BCD轉(zhuǎn)換,得到QAQBQCQDQEQFQG=1011011經(jīng)譯碼后,顯示器上顯示出“5”。當

22、優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制開關,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  電路工作即搶答器處于等待工作狀態(tài)在圖3-1中,當接通電源時,開關1-8均處于打開狀態(tài)。</p><p>  3.1.2 元器件的選擇</p><p><b>  1.開關陣列</b></p><p>  S1~S8作用

23、是:接受電源電壓產(chǎn)生一個高電平,供二極管正向?qū)ㄋ峁┑膶妷骸?lt;/p><p><b>  2.二極管</b></p><p>  二極管的應用范圍很廣,主要都是利用它的單向?qū)щ娦裕捎糜谡?、檢波、限幅、元件保護以及在數(shù)字電路中用作開關元件等。</p><p>  二極管的應用利用二極管的單向?qū)щ娦灾饕獞米饔?如下:</p>

24、<p>  (1)二極管的限幅電路它包括:正向限幅電路雙向限幅電路。</p><p>  (2)低壓穩(wěn)壓電路。</p><p>  (3)在摸擬電子報警器中的應用。</p><p>  作用是:起開關.嵌位的作用,當陰電位高于陽的電位時,二極管截止。相當于開關斷開,當陽位高于陰極電位時,二極管導通,電壓嵌制在0.7V。二極管還可以做續(xù)流的作用利用它的單

25、向?qū)щ娦越o電容充放電。</p><p>  在次搶答電路中利用了二極管的單向?qū)щ娦裕ㄕ蚱珘簩?,反向偏壓截至)特性。如:當一號選手搶答時,電流不會經(jīng)過電阻R2和R3流向其它的搶答開關致使搶答誤亂。以免導致?lián)尨疬x手在搶答時數(shù)碼管上顯示錯誤選手的序號。從而失去了搶答的效果。</p><p>  3.芯片4511的介紹</p><p>  CC4511是BCD-7段所存

26、譯碼驅(qū)動器,在同一單片結構上由COS/MOS邏輯器件和n-p-n雙極型晶體管構成。這些器件的組合,使CC4511具有低靜態(tài)耗散和高抗干擾及源電流高達25mA的性能。由此可直接驅(qū)動LED及其它器件。LT、BI、LE輸入端分別檢測顯示、亮度調(diào)節(jié)、存儲或選通一BCD碼等功能。當使用外部多路轉(zhuǎn)換電路時,可多路轉(zhuǎn)換和顯示幾種不同的信號。CC4511提供了16引線多層陶瓷雙列直插(D)、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體(C)

27、4種封裝形式。</p><p> ?。?)其引腳功能如下:</p><p>  BI:4腳是消隱輸入控制端,當BI=0(LT為1時),不管其它輸入端狀態(tài)如何,七段數(shù)碼管均處于熄滅(消隱)狀態(tài),不顯示數(shù)字。</p><p>  LT:3腳是測試輸入端,當LT=0時,則不論其它輸入狀態(tài)為何,譯碼輸出全為1,七段均發(fā)亮,顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。</

28、p><p>  LE:鎖定控制端,當LE=0時,允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài),譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。</p><p>  A、B、C、D分別4511的輸入端。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG分別為4511的譯碼輸出端,輸出為高電平1有效。它的邏輯功能如表3-2表所示。引腳圖如圖3-2所示。</p><p>  圖3-2 CC4511

29、引腳圖</p><p> ?。?)CC4511的功能表</p><p>  通過了解CC4511的輸入輸出狀態(tài)來確定編碼的信號使之能夠在數(shù)碼管上能夠正確的顯示搶答選手的編號,具體見表3-1所示。</p><p>  表3-1 CC4511邏輯功能表</p><p>  3.2 鎖存譯碼顯示電路</p><p>  3.

30、2.1 電路的設計及工作原理</p><p>  1.鎖存譯碼顯示電路原理圖如圖3-3所示:</p><p>  圖3-3 鎖存譯碼顯示電路</p><p>  2.電路的工作原理:</p><p>  它是由4511和二極管D17.D18以及三極管NPN,電阻和顯示數(shù)碼管,和排阻組成。這部分電路的功能有兩個:一是鎖存優(yōu)先搶答者的編號,送給譯

31、碼顯示電路,顯示出該搶答者的編號;二是使其他選手隨后的按鍵操作無效。并且在優(yōu)先搶答者回答完畢時,必須由主持人復位與清零,使其顯示器重新顯示為0,方可進行下一輪搶答。</p><p>  當某一搶答選手按下?lián)尨疰I時在4511的輸入端輸入相應的地址碼從ABCD端輸入經(jīng)BCD轉(zhuǎn)換后譯碼出QA~QG使數(shù)碼管顯示選手號同時將顯示的選手號經(jīng)過4511QB、QD、QD到達三極管的基極和二極管的陽極控制VD18、VD17、NPN

32、的導通和截至輸出的信號送到4511的LE腳當LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài),譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。此時完成了鎖存的功能。</p><p>  當按下鍵1時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、0、0、1,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、1、1、1、1、1、0,使數(shù)碼管顯示“1”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進

33、行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵2時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、0、1、0,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、0、1、1、0、1、1,使數(shù)碼管顯示“2”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵3時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、0、1

34、、1,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、1、1、1、0、0、1,使數(shù)碼管顯示“3”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵4時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、1、0、0,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為0、1、1、0、0、1、1,使數(shù)碼管顯示“

35、4”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵5時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、1、0、1,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、0、1、1、0、1、1,使數(shù)碼管顯示“5”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p>&

36、lt;p>  當按下鍵6時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、1、1、0,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為0、0、1、1、1、1、1,使數(shù)碼管顯示“6”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵7時,4511的輸入端D、C、B、A分別為0、0、0、1,通過4511譯碼后,輸出端QG、Q

37、F、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、1、1、0、0、0、0,使數(shù)碼管顯示“7”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  當按下鍵8時,4511的輸入端D、C、B、A分別為1、0、0、0,通過4511譯碼后,輸出端QG、QF、QE、QD、QC、QB、QA分別為1、1、1、1、1、1、1,使數(shù)碼管顯示“8”。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,由主持人

38、操作控制復位鍵0,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  3.2.2 元器件的介紹</p><p><b>  1.三極管介紹</b></p><p>  三極管如圖3-4所示:</p><p>  圖3-4 三極管PNP和NPN</p><p><b>  2.三極管

39、的功能:</b></p><p> ?。?)三極管的輸出特性曲線:三極管有截止、飽和、放大三種工作狀態(tài),對應這三種工作狀態(tài),可把三極管的輸出特性曲線簇分為三個區(qū)域,如圖(3-5)所示:</p><p>  截止區(qū)即IB=0這根曲線以下的陰影部分。三極管截止的條件是,集電結與發(fā)射結都處于反向偏置狀態(tài)。從圖中我們看到,當IB=0時,IC≠0,此時的IC叫穿電流ICEO,而且ICEO

40、很小,它不受基極控制,與放大無關。因此截止狀態(tài)的特征是IB≤0、IC≈0、UCE≈UGB2相當于集電結-發(fā)射結之間斷開,三極管失去放大作用。</p><p>  飽和區(qū)即曲線左側的陰影區(qū),包括曲線的上升和彎曲部分。三極管飽和的條件是,集電結與發(fā)射結都處于正向偏置狀態(tài)。飽和的特征是,UCE很低(即UCE≤UBE)IC不受IB控制,相當于集電結-發(fā)射結之間短路接通,三極管也失去放大作用。</p><

41、;p>  當UCE<UBE時,稱為深度飽和。由于集電結正偏,其內(nèi)電場很弱,對到達基區(qū)的電子吸引力不大,這時即使增IB,IC也幾乎不增大,此時各線靠攏,表示IC不受IB影響。而IC受UCE影響很大,UCE稍有增大,從基區(qū)到集電區(qū)的電子也增加,因此IC隨UCE增大而增大,這就是曲線的上升部分。當UCE=UBE時,集電結處于零偏置,各曲線在這時開始彎曲,稱為臨界飽和。飽和時的集電極電流Ic=Ugb2/URc,由外電路參數(shù)Ugb2和URc

42、決定。飽和狀態(tài)時的UCE叫飽和壓降UCES,晶體管手冊上一般列出在某個條件下的飽和壓降UCES,如3DG130C在IC=300毫安時,UCES≤0.8伏。一般NPN型小功率硅管的UCES取0.3伏(對PNP鍺管?。?.1伏),大功率硅管在大電流工作時,UCES將大于1伏。有關三極管飽和與截止狀態(tài)的運用,我們在后面的數(shù)字電路中還要討論。</p><p>  放大區(qū)指飽和區(qū)和截止區(qū)所夾的中間部分,特性曲線是一組間距近

43、似相等的平行直線簇。三極管放大的條件是,發(fā)射結正偏,集電結反偏。當UCE大于某一數(shù)值(約1伏)后,集電結電場已足夠強,使發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子絕大部分到達集電區(qū)。因此,在放大區(qū),當IB一定時,IC基本不隨UCE變化,即IC與UCE基本無關,這稱為三極管的恒流特性。IC主要由IB控制,IB每增加一定數(shù)量,特性曲線就向上移一次,IC的變化比IB的變化大得多,即ΔIC=βΔIB,這正是三極管的放大作用。利用輸出特性曲線,只要知道三極管的IB、

44、IC、UCE三個數(shù)值中的兩個,就能很方便確定另一個數(shù)值。若以實際工作時的UCE作垂線,就能算出基極電流變化值為ΔIB時,集電極電流的變化值ΔIC,從而計算出三極管電流放大系數(shù)β。曲線越平坦,間距越均勻,表明三極管的放大線性越好,顯然,在相同的ΔIB下.ΔIC越大β值越高。三極管除了有對電流放大作用外,還有開關作用(即通、斷作用),當基極加上正偏壓時,NPN型三極管即導通處于飽和狀態(tài)及燈會亮,反之,三極管就不導通。</p>

45、<p>  圖3-5 三極管的輸出特性曲線</p><p>  2.七段共陰顯示數(shù)碼管</p><p>  七段共陰顯示數(shù)碼管內(nèi)部結構如圖3-6所示:</p><p>  圖3-6 七段共陰顯示數(shù)碼管內(nèi)部結構</p><p><b>  功能介紹:</b></p><p>  LED數(shù)碼

46、管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類,將多只LED的陰極連在一起即為共陰式,而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。</p><p>  以共陰式為例,如把陰極接地,在相應段的陽極接上正電源,該段即會發(fā)光。當然,LED的電流通常較小,一般均需在回路中接上限流電阻。在此設計中采用共陰數(shù)碼管。</p><p><b>  3.3 報警電路</b></p>

47、<p>  3.3.1 電路的設計及工作原理</p><p>  1.報警電路原理圖如圖3-7所示:</p><p><b>  圖3-7 報警電路</b></p><p>  2.電路的工作原理:</p><p>  電路組成:由二極管D13-D16,Q1,Q5,Q4,R9,R11,R10,C1,C2,以及

48、蜂鳴器S1和型號為NE555組成。</p><p>  CC4511在進行對選手編碼的同時,電平信號經(jīng)過D13~D16給NE555提供一個脈沖信號,加到NE555的電源端,控制電平的輸出,在NE555定時器的3腳(輸出端)接揚聲器。當有人搶答時脈沖信號加到NE555定時器電源端,控制揚聲器發(fā)出聲音。聲響時間約為2s的“尖叫”聲。通過改變R11阻值,C1的容量來改變揚聲器的發(fā)出聲音。</p><

49、p>  3.報警電路可分成兩部分:</p><p> ?。?)NE555振蕩電路如圖3-8所示:</p><p><b>  圖3-8 振蕩電路</b></p><p><b>  工作原理:</b></p><p>  由以上的電路可得連接的電路組成了一個振蕩器產(chǎn)生,只要有電平提供給NE55

50、5就產(chǎn)生一個脈沖信號提供給揚聲器發(fā)出聲響。</p><p> ?。?)電源控制電路如圖3-9所示:</p><p>  圖3-9 電源控制電路</p><p><b>  工作原理:</b></p><p>  若有人搶答則從四只二極管輸出的高電平接入Q1的基極,電源V1經(jīng)過Q3使之導通加入Q4的基極Q4是開關管從發(fā)射極

51、輸出的電壓約為5V提供給NE555芯片使之產(chǎn)生脈沖驅(qū)動蜂鳴器工作發(fā)出聲響。</p><p>  3.3.2 元器件的介紹</p><p>  1.NE555的芯片介紹</p><p>  NE555內(nèi)部結構如圖3-10所示:</p><p>  圖3-10 NE555內(nèi)部結構</p><p>  工作原理:555定時器

52、由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標注的數(shù)字為管腳號。其中,1腳為接地端;2腳為低電平觸發(fā)端,由此輸入低電平觸發(fā)脈沖;6腳為高電平觸發(fā)端,由此輸入高電平觸發(fā)脈沖;4腳為復位端,輸入負脈沖(或使其電壓低于0.7V)可使555定時器直接復位;5腳為電壓控制端,在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓,不用時,經(jīng)0.01μF的電容接地,以防止引入干擾;7腳

53、為放電端,555定時器輸出低電平時,放電晶體管TD導通,外接電容元件通過TD放電;3腳為輸出端,輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V,輸出電流可達200mA,因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等;8腳為電源端,可在5V—18V范圍內(nèi)使用。555定時器工作時過程分析如下:</p><p>  5腳經(jīng)0.01μF電容接地,比較器C1和C2的比較電壓為:UR1=2/3VCC、UR1=1/3VCC。</p>

54、;<p>  當VI1>2/3VCC,VI2>1/3VCC時,比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器置0,G3輸出高電平,放電三極管TD導通,定時器輸出低電平。</p><p>  當VI1<2/3VCC,VI2>1/3VCC時,比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,555定時器輸出狀態(tài)保持不來。</p><p>  當

55、VI1>2/3VCC,VI2<1/3VCC時,比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器兩端都被置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時器輸出高電平。</p><p>  當VI1<2/3VCC,VI2<1/3VVCC時,比較器C1輸出高電平,比較器C2輸?shù)碗娖?,基本RS觸發(fā)器置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時器輸出高電平</p><p><b>

56、;  2.蜂鳴器</b></p><p>  按工作原理分類:按工作原理的不同,揚聲器主要分為電動式揚聲器、電磁式揚聲器、靜電式揚聲器和壓電式揚聲器等。</p><p><b>  第四章 整機電路</b></p><p>  4.1 整機電路原理圖</p><p>  由以上各單元電路組成整機電路如圖4-1

57、所示:</p><p>  圖4-1 整機電路原理圖</p><p>  4.2 整機電路的工作原理</p><p>  接通電源,譯碼器4511,4腳是消隱輸入控制端BI,BI=0(LT=1)則不管其它輸入狀態(tài)如何,7段數(shù)碼管處于熄滅(消隱)狀態(tài),不顯示數(shù)據(jù),處于工作狀態(tài),等待選手搶答。</p><p>  比賽開始前,無人按下按鍵,這時電

58、路不工作。當主持人宣布搶答開始后,若有選手搶答,如5號選手首先按下按鍵,則該低電平信號立即送到譯碼器4511的信號輸入端(ABCD)進行編碼0101,進行BCD轉(zhuǎn)換,在QA到QG輸出信號輸出1101101。5號選手的開關信號通過4個二極管產(chǎn)生一個電平輸出,作為555定時器的一個輸入端信號,蜂鳴器發(fā)出聲響。另一路信號送給鎖存電路進行所存,由4511的功能可能可得輸出的信號為1101101,使三極管能夠?qū)?,信號?jīng)過發(fā)射極到地。此時二極管D

59、17也導通電平輸入4511的5腳(LE)腳,產(chǎn)生一個高電平脈沖由4511的功能可知,當LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài),譯碼器輸出被保持在LE=0時的狀態(tài),論輸入端為何種狀態(tài),輸出端都一直保持原狀態(tài),即完成鎖存的功能。也就是說當5號選手搶答之后,其他選手按鍵無效。</p><p>  另外,電路中復位開關S與譯碼器4511的BI端相連,低電平有效,所以當主持人按下復位開關后電路復位。圖中的S開關也是起清除作用,使顯

60、示器重新顯示為0。所以當一輪搶答結束后,必須由主持人按下復位開關使電路復位后,方可再次搶答。</p><p><b>  第五章 仿真與調(diào)試</b></p><p>  5.1 Proteus的介紹</p><p>  Proteus軟件是來自英國LABCEDTER electronics公司的EDA工具軟件Proteus軟件有十多年的歷史,在

61、全球廣泛使用,除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外,其革命性的功能是,他的電路仿真是互動的,針對微處理器的應用,還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程,并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試,如有顯示及輸出,還能看到運行后輸入輸出的效果,配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等,您不需要別的,Proteus為您建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境!尤其重要的是Proteus LITE可以完全免費,也可以花微不

62、足道的費用注冊達到更好的效果;功能最強的Proteus專業(yè)版也非常便宜,人人用得起,對高校還有更多優(yōu)惠。</p><p>  Proteus組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對PCB設計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性

63、的VSM技術,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進行交互仿真。</p><p>  其功能模塊:—個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具;PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB設計。PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協(xié)同

64、仿真。此外,還可以結合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤,開關,按鈕,LEDS甚至LCD顯示CPU模型。</p><p>  Proteus(海神)的ISIS是一款LABCEDTER出品的電路分析實物仿真系統(tǒng),可仿真各種電路和IC,并支持單片機,元件庫齊全,使用方便,是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。</p><p><b>  軟件的特點:</b></p>

65、<p>  全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準,并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。</p><p>  具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動態(tài)仿真、1C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能;有各種虛擬儀器,如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。</p><p>  目前支持的單片機類型有:68000系列、8051系列、

66、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。</p><p>  支持大量的存儲器和外圍芯片??傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能極其強大 ,可仿真51、AVR、PIC。</p><p>  Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是,它不僅能仿真單片機CPU的工作情況,也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參

67、與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時,關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗,從某種意義上講,是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。</p><p><b>  5.2 電路的仿真</b></p><p>  接通電源后,顯示器上顯示為“0”,如圖5-1所示。當有

68、選手搶答時,如5號選手最先按鍵,顯示器上顯示為“5”如圖5-2所示。</p><p>  通過以上的電路可對電路進行仿真,當接通電源主持人按下復位開關時,電路工作,選手可進行搶答,如5號選手按下?lián)霺5時信號一路信號經(jīng)過CC4511鎖存譯碼電路送給數(shù)碼管顯示,和鎖存5號選手的序號。另一路則經(jīng)過D13到的D16送給電源控制電路,控制NE555定時器電源端使NE555產(chǎn)生脈沖信號推動蜂鳴器發(fā)出聲音需說明的是改變R,C的

69、阻值和容量可以改變蜂鳴器的音量大小。</p><p>  搶答完成后由主持人按復位開關進行清零,以便于為下一次搶答時做準備。</p><p><b>  圖5-1 搶答前</b></p><p><b>  圖5-2 搶答后</b></p><p><b>  總 結</b>&

70、lt;/p><p>  本次我設計的題目就是搶答器電路設計。該設計的原理圖主要是由搶答電路、譯碼與鎖存顯示電路、報警電路組成。即主持人說開始,選手按搶答鍵時,能顯示先按選手的編號,同時報警電路并給予報警,并封鎖輸入電路禁止其他選手搶答,而且都是受節(jié)目主持人操作的控制電路的控制下完成。思路清晰、邏輯合理,將個人所學的專業(yè)知識得到了全面的運用,更提高了個人的專業(yè)知識水平。</p><p>  經(jīng)過

71、這半學期的努力,在老師和同學的幫助下終于徹底的做完了畢業(yè)設計的所有工作。在這次的畢業(yè)設計中我收獲頗多,通過這次設計我也發(fā)現(xiàn)了自己不足之處。專業(yè)知識儲備量較少,計算機仿真軟件欠佳,我希望自己的這些不足能在今后的學習和工作中得到改善我能運用已學的知識解決我在設計中遇到的問題,使自己的動手能力和思考解決問題的能力得到了很大的提高。</p><p>  在做設計的過程中我查閱了很多的資料,并認真的閱讀這些與我的設計相關的

72、資料,從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高,知識儲備量也有所增加,更加的培養(yǎng)了我獨立自主能力,為今后的學習和工作做鋪墊。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  [1] 邱寄帆、唐程山 數(shù)字電子技術 北京 人民郵電出版社;2005</p><p>  [2] 黃永定 電子線路實驗與課程設計 北京 機械工業(yè)出版社;2005<

73、/p><p>  [3] 謝自美 電子線路設計 實驗·測試 武漢 華中科技大學出版社;2006</p><p>  [4] 高建新、雷少剛 電子技術實驗與實訓 北京 機械工業(yè)出版社;2006</p><p>  [5] 張有禮、韓愛娟 電子技術綜合實訓 北京 師范大學出版社;2005</p><p>  [6] 唐程山 數(shù)字電子技術 北

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