抢答器电路设计报告.docx
《抢答器电路设计报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抢答器电路设计报告.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
抢答器电路设计报告
抢答器电路设计实训报告
1、题目功能及要求
（1）抢答器可同时供4名选手或4个代表队比赛，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SK，该开关由主持人控制。
（3）抢答器具有锁存与显示灯指示功能。
即选手按动按钮，锁存相应的发光二极管，扬声器发出声响提示。
选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统复位为止。
二、总体设计方案
1、设计思路
选手按动抢答器的按键之后，会给出高电平信号，此信号控制晶闸管的受控极G使其导通，进而来控制发光二极管与叮咚电路。
那么，抢答后发光二极管变亮，叮咚电路发生。
主持人按动复位键以后，去掉了晶闸管两端的电压，晶闸管截止，电路复位，方能进入下一轮的抢答。
图中，利用晶闸管来实现优先抢答。
叮咚电路作为提示音。
发光二极管用来指示抢答到的选手。
主持人的复位键的作用相当于“清零”，用来消除晶闸管的“记忆”。
3、单元电路设计
ａ）电路的结构设计
１、抢答部分
该电路的工作原理：
以SB1为例，当SB1按下后，给出高电平，二极管D1导通，晶闸管的受控极G同时也为高电平，晶闸管导通。
此时，就有电压加在发光二极管LED1上面，那么则指示一号选手抢到。
当一号选手抢到后，B点的点位也同时升高，产生基极电流，三极管导通，A点即相当于接地。
于是，其他选手抢答时，抢答开关所控制的晶闸管G无法得到高电平，那么所控制的发光二极管不发光，即实现了优先抢答。
2、提示音部分
该芯片的工作原理及接法：
如上图所示，按图中接线从左到右编号1、2、3、4。
其中，1、4分别接电源的正负极，用以给该芯片供电。
三极管用来放大此芯片所存储的“叮”“咚”声。
2是该芯片的触发端，电路接通后，只有给2一个高电平，此芯片才工作。
电路接好后，按动电键，会发出连续的三声“叮”“咚”声。
3、主持人复位部分
如下图所示，SK即为复位开关。
此开关为“动断”开关，即没有按动时为连通状态，按时为断开状态，按后又恢复连通状态。
按下开关时，晶闸管两端的电压消失，又重新恢复截止的状态，发光二极管熄灭，只有下一次再次抢答时，重新给G极高电平，电路才能正常工作。
b）元器件参数设计
1、抢答部分
该电路中，发光二极管的压降比普通二极管大，U1约为2V左右，电源电压必须大于管压降，发光二极管才能正常工作。
单向晶闸管导通后压降U2约为1V。
发光二极管的工作电流I一般为5-15mA。
那么，接地电阻R4应约为（VCC—U1—U2）/I=200欧。
对于电阻R1，应选较大的电阻，以提供二极管，及晶闸管的导通电压。
2、叮咚电路部分
由于叮咚电路的触发端需要2V左右的触发电压电路才能的工作，因此，接地电阻选择100千欧的电阻，以此来提高电位。
电容选为100uF。
整个叮咚电路加2V左右的电压即可正常工作。
4、整体电路设计
整体电路的工作原理：
以S1为例，S1按动后，给二极管D1一个高电平，亦给晶闸管VS1一个高电平，在SK未断开的情况下，VS1导通，即有电压加在LED1上，LED1发光。
同时，B点电位提高，一方面，为三极管VT9013提供基极电流，三极管导通，是A点电位变为0V。
另一方面，通过100uF的电容，给叮咚电路一个出发电平，使其发声。
当其他选手在按动开关时，由于A点电位已变为0V，按动后，不能再给晶闸管受控极以高电平，LED灯被锁存。
而电解电容也是叮咚电路部分变为断路，电路亦不工作。
当主持人按动SK后，断开了晶闸管两端的电压，对电路实现了复位。
即可以进行下一轮的抢答。
5、元器件明细
元器件代号
名称
型号
规格
备注
R
电阻
RTX-1/4W型碳膜电阻
200K、330欧
3个
VT
三极管
S9013
—
2个
VD
发光二极管
可见光LRD红色
—
4个
SB
按钮开关
动断、动合
—
5个
VD
二极管
1N4007硅整流二极管
—
4个
C
电解电容
22uF、100V
22uF
1个
BL
扬声器
电动扬声器
0.5W、8欧
1个
6、电路的制作与调试：
1、电源可选4节五号电池。
通上电源应该没有1只灯亮，且叮咚电路不发生，否则为电路焊接错误。
2、焊接时，二极管、晶闸管的极性不要搞错。
3、同时按动按钮（事实上不可能同时），可以看到只有1只灯被点亮，叮咚电路指示连续的响三声，反复几次操作均如此，只有主持人按动复位键以后才能进行下一轮的抢答，说明电路正常工作。
4、在焊接电路时，出现了叮咚电路不能实现所存的情况。
原因是叮咚电路芯片的触发端直接给了高电平。
解决方法是从晶闸管的K极引出电解电容，通过电阻给G极。
问题便得到解决
5、该电路为4路抢答器，但抢答组数还可任意扩展，只需要增加配套的晶闸管、电阻电容等。
七、电路使用说明：
将电路接上6V电压以后，电路即可工作。
选手按动开关后，会亮起相应的指示灯，叮咚电路发出相应的声音。
主持人按动复位键以后，电路即可重新工作。
8、其它项目学习：
1、彩灯控制
电路的工作原理：
三极管开关电路控制着555方波输出电路，555的输出成为计数器161的计数脉冲，161低三位循环输出的000→111对应数据选择器151输出的D0→D7（电平可控）,即彩灯的每个状态。
此电路可以用于控制灯的状态，实现一定规律的循环。
由于555电路给出的脉冲不一定稳定，且各芯片得到的的脉冲也不应定同步，比较容易出现状态混乱的情况。
另外，光敏电阻的灵敏度也影响此电路的工作状态。
2、电子密码锁
电路工作原理：
电路接通电源后，首先对电容充电C1进行充电，在充电的同时给CD4017的清零端一高电平信号。
CD4017的清零端有高电平信号作用时，Q0输出端马上输出一个高电平信号。
然后按下密码键1键，三极管V1导通，给CD4017的上升沿脉冲信号输入端一高电平信号，CD4017的Q1立刻输出一高电平信号，同时Q0端变为低电平。
以后只要按着设定的密码按密码键，CD4017就会输出一个信号。
直到设定的最后一位密码输入结束，然后按下确定键，三极管V2导通，继电器吸合锁被打开。
这时电容充电已经结束，电容两端的电压与电源电压相等，电容相当于断路。
如果要使电路继续工作,只需给CD4017的清零端一个高电平信号，电路就可以进入下一个工作状态。
3、光控路灯
电路的工作原理：
有光照时，光敏电阻器RG受自然光照射而呈低阻状态，NE555的2脚和6脚均为高电平（高于2Vcc/3）,第3脚输出低电平，VL不发光，VT处于截止状态，照明灯L不亮。
随着自然光照明度的下降，RG的阻值逐渐增大，NE555的2脚、6脚电压逐渐下降。
当NE555的2脚电压降至Vcc/3，NE555内部的触发器翻转，3脚输出高电平，使VL点亮，VT受触法而导通，路灯电源接通，L点亮。
自然光照度逐渐变暗，RG的阻值逐渐变小，NE555的2脚、6脚电压逐渐上升。
当NE555得6脚电压升至2Vcc/3时，NE555内部的触发器翻转，3脚由高电平变为低电平，使VL熄灭，VT截止，路灯电源被关闭，L熄灭。
此电路在生活中有着广泛的应用，实现了只由灯光来控制电路的工作状态，即方便由节约能源。
九、心得体会：
通过此次实习，了解了比赛中抢答器的工作原理。
自己设计的电路初步实现了抢答器的基本功能。
在设计初，是想设计带有数码管的抢答器电路。
但由于对74LS273以及74LS48、74LS148的工作原理理解混乱，并没有实现数码显示。
得到的教训是在实际动手之前，一定要广泛的查阅资料。
不能盲目的做设计。
在设计时，应用了EWB方针软件。
发现仿真时，芯片的工作情况和实际焊接时所用的芯片又一定的差别。
比如，在仿真时，74LS48的管脚悬空时默认为低电平。
但实际焊接后，其悬空时，管脚默认的是高电平。
因此，在设计时，还必须注意理论和实际的差距。
真正的做到万无一失。
在课程设计快结束时，我比并没有完全实现预期的设计目标，叮咚电路未能实现锁存。
我便出现了心浮气躁的情况。
其结果是越急越乱，始终未能解决问题。
最后，是在老师的指导下才解决问题。
得到的教训是，设计时，一定不能着急，要冷静的分析问题，找出问题的关键所在。
此次设计收获很大，与上一次的电路实习相比，我不单单的是焊接电路，而且可以在查阅资料的基础上实现设计电路。
十、参考资料
《实用电子电路设计制作300例》中国电力出版社
升级会员 