四路抢答器的设计与制作文档格式.docx
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1、绪论………………………………….4
2、总体方案设计……………………….4
3、单元电路图………………………….5
4、主要器件及重要元件的功能介绍….8
5、实习过程…………………………….9
6、总电路原理图……………………….10
7、心得体会…………………………….11
8、参考文献…………………………….11
9、附录………………………………….12
1、绪论
我们这次的做四路抢答器，在现实生活中很常见。
尤其随着各种智益电视的不断发展，越来越多的抢答器应用到了其中，这种抢答器的好处在于不仅能够锻炼选手的反应能力，而且能够增加现场节目的紧张、活跃气氛。
让观众看得更有情趣。
可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。
在知识竞赛中，特别在做抢答题时，为了知道哪位选手先答题，必须要有一个系统来完成。
如果在抢答，只靠人的视觉是很难那组先答题。
因此在设计抢答器的时候要考虑到这些方面，以便比赛的公平、公正。
这次设计就是用几个触发器以及与非门巧妙的设计成抢答器，使以上问题得以解决，即使2组抢答相差几微秒，也可以分辨出哪组先抢答。
下面请看我们的整体设计方案。
2、总体设计方案
图一
由上图可以看到这个方案非常简洁，下面结合具体元件给出此方案的具体介绍：
其中F1是4D触发器74LS175，它具有公共置零端和公共CP端，F2是由发光二极管和喇叭组成的声光提示电路，F3是由555定时器产生的脉冲电路。
抢答开始时，由主持人清除信号，按下控制开关，将开关置于“清零”位置。
74LS175的输出Q1~Q4全为0，所有的发光二极管都熄灭，喇叭都不响。
当主持人宣布“开始抢答”，同时放开按钮，抢答器处于工作状态，首先抢答的选手按下按钮，对应的声光电路做出反应。
同时，通过与非门送出信号锁住其他其余3个抢答者的电路，不在接受其他信号，直到主持人再次清零信号为止。
3、单元电路图
3.14D触发器74LS175
图二
图二为74LS175的引脚图和逻辑图
4D触发器74LS175的功能表如表一所示
表一
4D触发器74LS175的真值表如表二所示
表二
3.2四输入4与非门74LS20
74LS的引脚图如图三所示
图三
74LS20的功能表如表二所示
ABCDY
11110
0XXX1
X0XX1
XX0X1
XXX01
表二
3.3二输入端4输入与非门74LS00
74LS00的逻辑图如图四所示
图四
74LS00的功能表如表三所示
表三
3.4用555产生时钟脉冲如图五所示
图五
4、主要元器件及重要元件的功能介绍
4.1D触发器
D触发器如图，其功能有：
（1）D触发器有接受并记忆信号的功能，又称为锁存器；
（2）D触发器属于脉冲触发方式；
（3）D触发器不存在约束条件和一次变化现象，抗干扰信号强，工作速度快。
而这次正是利用以上功能来构成一个简单的抢答器。
4.2与非门
4.3电阻
4.4电容
4.5发光二极管、喇叭
4.6开关
5、实习过程
12月13日我们开始了为期二周的课程设计，我们组选择了4路抢答器的设计与制作。
相比之下我们的比较简单，所以我们就选了这组。
拿到课题后，我们就进行了小组分工。
3人各自去找资料，然后进行汇总。
我是负责画原理图、制作PCB板，张寒骏负责印制电路板、腐蚀电图板，杨德隆负责电路板打孔和元器件的焊接。
最后我们一起去调试。
分配好任务后我就开始忙碌了，我们先开始设计电路图，从网上找了几个方案，结合可实现性、操作性，经过修改整理我们最终花了2天时间把方案确定下来了。
我们选用175触发器、555定时器产生时钟脉冲、与非门等元器件组成4路抢答器。
接下来我就开是画原理图，由于以前没学过Protel这个软件，我就先开始学习，经过3、4天的学习和请教别的同学，我终于把原理图画好了。
检查没有错误后，生成了PCB板。
可是接下就遇到了困难，如何排板才能布出简单的线，尽量避免跳线。
我先按照原理图上的的排板进行布线，发现有很多跳线，而且线路也和复杂。
就放弃了这种布线方式。
我又尝试了几种排板，布线时还是很复杂。
我就去网上查资料，和其他几组小组讨论，花了一天时间，终于把排板排还。
为了不出错。
我们把原理图和PCB拿给老师去检查，纠正我们的错误。
蒋老师发现我们的线宽太细了在腐蚀时候很容易断线，孔径也不够大，安装的时候会不匹配，一些元器件的尺寸还要去修改。
通过蒋老师的指导，我们发现了很多错误。
就又拿回去修改。
在一些布线很密的地方，选择了跳线，靠近焊孔的地方把线移开点。
PCB板就制作完成了。
一个星期已经过去了，接下来我们领取了元件，准备下一步制作——打印。
打印时也遇到了一些小问题。
我们用的是Protel2004,打印室只有Protel99无法打开我们的PCB电路图。
请教了别人后，我们把2004转为了99格式。
开始打印，可要印刷到油印纸上有点困难，试了几次都失败了。
后来打印了好几次终于成功了。
接下来是转印和腐蚀。
然后是打孔和焊接。
腐蚀的时候要时刻注意腐蚀的进展，腐蚀不完全不行，可能造成线路短路，腐蚀过了头也不行，连线路也会被腐蚀掉，那就会断线，就会造成线路断路。
焊接时也要小心，不能虚焊，一些线路密集的地方在焊接时一定要注意不能把不同的线路焊在一起，会造成断路。
到了第二个星期四，我们终于把四路抢答器做好了。
可拿去调试却发现不行。
检查了线路、各个芯片的管脚都没问题，后来发现在各个开关和地之间少接了4个电阻，导致一按下开关，电路就短路了。
知道了错误所在，但电路板上已经不能修改，我们只好重做一个。
有了第一次的制作经验，我们很快就成功地完成了第二个。
6、总电路原理图
6、心得体会
两个星期的课程设计很快结束了，通过这次的课程设计，使我的动手能力和经验有了一定程度的提高，在数字逻辑电路技术的理论知识上也有了更深的了解。
但也在设计的过程中遇到了不少的困难，犯了一些错误。
一开始选了这个课题，还以为蛮简单的，可以很快就可以做好。
所以开始几天都很放松，没花几个小时在课程设计上。
第一个星期就一边设计电路图，一边学习PROTEL，也没遇到什么困难。
当生成了电路板，拿给蒋老师看的时候，就发现还存在很多问题。
由于PROTEL是现学现用，对其也是一知半解，在生成PCB板时，线宽、孔径、有的元器件尺寸都不符合要求。
我们就拿回来继续修改。
最终选择了20MIL线宽的，相比之下还是比较细，在腐蚀的时候有一定的困难，产生了一些断线。
第二个星期，我们进行了打孔、焊接、调试。
前两项都没什么问题，到调试的时候就遇到了麻烦，开关按下去，灯就是不亮。
检查各芯片的电源、地管脚都正常，线路图也没有错。
后来发现一按下按钮电路就短路，经过仔细检查，发现少安了4个电阻。
只好重新再做一个。
不免有点失落，可我也学会了以后做事一定要仔细，准备工作一定要做充分，不能马虎，一个环节出了错，后面的环节就白做了。
7、参考文献
1、阎石，数字电子技术基础（第五版），高等教育出版社，2009年7月
2．、童诗白、华成英，模拟电子技术基础（第四版），高等教育出版社，2009年1月
8、附图
附图一PCB板
元器件名称
数量
规格
电阻R
9
1K
2
6.8K
电容C1
1
0.1uf
电容C2
0.01uf
按钮开关
5
发光二极管
4
74LS175
74LS20
74LS00
555
附表一元器件清单
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