模拟电子技术基础课程设计报告.docx

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模拟电子技术基础课程设计报告

河海大学计算机与信息学院（常州）

课程设计报告

题目电子技术课程设计

专业、学号

授课班号

学生姓名

指导教师

完成时间2012年6月22日

四人抢答器

摘要：

由NE555定时器、计数器SN74160N、二4与非门SN7420N组成倒计时时钟电路。

用2D触发器SN7474N与NE555定时器实现抢答功能模块。

通过8-3编码器SN74148N、显示译码SN7448N、7段管LED（共阴）组成抢答显示模块。

通过上拉电阻、接地开关、四2或门SN7432N、组成清零模块。

由四2与非门SN7400N、6非门SN7404N组成封锁输入电路模块。

关键词：

抢答器；NE555定时器；计数器；2D触发器

12VDC稳压器

摘要：

由稳压管提供参照电压。

通过调节滑动变阻器校准比较电压。

三端集成稳压器LM317输出12V稳定电压。

比较器检验输入电压，配合三极管控制电磁继电器。

电磁继电器用来改变电压输出端口。

关键词：

稳压管；三端集成稳压器；比较器；电磁继电器

一、四人抢答器

1.设计目的

1.1熟悉数字集成电路的使用和设计方法

1.2掌握四人抢答器电路的组装、调试与使用方法

2.设计任务与要求

2.1设计任务

2.2设计要求

3.电路原理及设计

3.1设计方案

3.2系统框图

3.3单元电路设计

3.3.1抢答电路

3.3.2计时电路

3.3.3编译显示电路

3.3.4主持人控制电路

4.接线与调试

二、12VDC稳压器

1.设计任务与要求

1.1设计任务

1.2设计要求

2.电路原理及设计

2.1设计方案

3.成品调试

三、附录

1.元器件清单

2.芯片功能表

3.设计原理图

4.参考文献

一、四人抢答器

1.设计目的

1.1熟悉数字集成电路的使用和设计方法

数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、时钟电路和电源等。

数字电路中的电子器件时而导通，时而截止，构成电子开关。

这些电子开关是组成逻辑门电路的基本器件。

逻辑门电路有事数字电路的基本单元。

将这些门电路集成在一片半导体芯片上就构成数字集成电路。

1.2掌握四人抢答器电路的组装、调试与使用方法

通过自己设计、分析确定电路的各个模块并实现其功能。

最终将所有模块组成完整的功能电路并实现功能。

2.设计任务与要求

2.1设计任务

设计一台可供四人使用的抢答器。

2.2设计要求

1．4名选手或4个代表队的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S1、S2、S3、S4。

2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。

3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。

抢答开始后，若有选手按抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

4．抢答器具有定时抢答器的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如9秒）。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即加（减）计时，并且绿色指示灯，可以抢答。

5．参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号，红色指示灯亮，停止抢答，并保持到主持人将系统清零为止。

6．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，红色指示灯亮，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

3.电路原理及设计

3.1设计方案

抢答器具有锁存、定时、清零、显示等功能。

接通电源后，主持人通过清零开关来清零并启动信号发生装置。

此时抢答开始，选手按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码。

同时通过编译模块将选手的编号显示在LED屏上。

抢答时间设定为11秒，在此期间计数器计数，并控制红色指示灯。

3.2系统框图

3.3单元电路设计

3.3.1抢答电路

（1）触发器：

图一

（2）封锁电路

图二

（3）选手按钮

图三

（4）脉冲信号输入

图四

主持人控制S0开关（见图四），当开关闭合时SET0（见图四）端为低电平，即触发器（见图一）置零端也为低电平，抢答器置零。

稍后开关S0断开，U555A（见图四左）TR端便得到一个低电平触发，U555A开始工作，将高电平输入到U555B的R端口。

同时VCC0（见图二）端输出高电平至U555B（见图四右），此时U555B与U555A同时工作，U555B的Q端输出周期为T2=0.7（R1+2R4）C3的脉冲。

触发器的D端置高电平。

抢答开始，绿灯发光。

选手按下抢答按钮，U555B的Q端输入到触发器的时钟端，遇上升沿，触发器Q端输出高电平。

实现抢答功能。

当有选手抢答成功时，封锁电路（见图二）输出低电平至U555B的VCC0端。

U555B停止工作，不再有时钟脉冲输入给触发器，触发器保持目前的输出结果并且此后的抢答无效。

实现封锁功能。

3.3.2计时电路

（1）输入端（见图四）

（2）计时器

图五

当抢答开始时，U555A输出周期为T1=1.1R2*C1,大约为11秒。

这时U555B也输出周期为0.98秒的脉冲至U160（见图五）的时钟输入端，U160开始计数。

在这里U160使用的是反馈清零法。

当计数为11，即Q3、Q1、Q0（图五）都为高电平时清零。

U160的工作时间为11*0.98秒=10.78秒。

与U555A恰好契合不冲突。

在11秒过后而无人抢答时。

U160刚好置零，此时红灯亮起。

若11秒内有选手抢答,则VCC0（图二、五）被置为低电平，

（图五）端有效，U160输出为置位端的低电平。

红灯亮起。

以上是计时与红灯控制功能的实现。

3.3.3编译显示电路

图六

（1）编码器（见图六U148）

（2）译码器（见图六U48）

（3）七段数码管显示器（见图六DS1）

由U148将触发器的输出信号进行编码，之后输出到U48中进行译码，最终由DS1将选手号码输出。

3.3.4主持人控制电路

（1）主持人清零控制

图七

当主持人开关S0（见图四）按下，则O11、O12、O21、O22（见图一、七）输出都为低电平，则TO7（见图七、六U148）端也为低电平。

U148输入端为低电平有效，此时编码器置零。

当有人抢答时TO7端输出为高电平，U148的I7端无效。

编码器正常工作。

4.接线与调试

接线工作是四人抢答器制作中较为繁琐的一项。

这项工作不仅要求所接电路能够导通，而且接线还要整洁有序以方便后续的调试与维护工作。

接线布局不仅与原理图有关，也深受接线人员的经验、习惯影响。

所以同一张原理图，不同人的接线是五花八门的。

但是，无论如何，一张清晰准确的原理图是必不可少的。

面包板的优点是导通孔多，连线灵活，但是手工裁线十分耗时而且容易连线出错。

所以在连线前就需要根据原理图规划好元器件布局，充分利用面包板的优点，尽量精简连线。

即使之后的调试工作不成功，也十分方便检错与维护。

我们的抢答器在刚接好后也是不能正常工作。

对照原理图仔细检查才发现是译码器（见图六）的A3端没有置零。

这一点归咎于我们想当然地认为悬空的引脚即为低电平而没有再接地。

只此一线便导致抢答结果无法显示。

改良后，又发现多谐振荡器不能输出连续方波，经过再次检查，发现原因是设计电路时计算错误，用了错误的电容器。

通过一系列的调试，最终抢答器实现了定时与抢答功能。

但是由于多谐振荡器依然难以正常工作，计时与红灯控制依然不理想。

二、12VDC稳压电路

1.设计任务与要求

1.1设计任务

设计一台小功率降压（12VDC）稳压器。

1.2设计要求

当输入电压小于12VDC时，输入电压与输出电压相同，即直通，当输入电压大于12V时，输出电压应不大于12VDC，输入电压范围是（6-20VDC），适用于负载变化且需要稳压的场合，考虑如何扩流以满足大电流且电压波动较大的场合。

2.电路原理及设计

2.1设计方案

（1）电路图

（2）电路原理

上图电路可分为两大部分：

一、电压比较部分；二、稳压输出部分。

测试开始时，首先调节滑动变阻器R8使EOUT端输出为12V。

第二步，调节3端口的比较电压。

参照电压输入2端口接稳压二极管，所给稳压二极管规格为5.1V，但实测为4.62V。

所以调节输入电压为12V，即EVCC为12V。

这时再调节滑动变阻器R6使比较器的三端口电压等于2端口。

这样，当输入电压大于12V时，比较器输出高电平，三极管Q1导通，电磁继电器工作使开关接左侧节点。

此时电压输出为EOUT=12V。

当输入电压小于12V时，比较器输出低电平，三极管Q1截止，电磁继电器停止工作，开关接右侧节点。

此时电压输出为EVCC。

在大电流且电压波动较大的场合可在输入端增加一桥式整流电路以稳定工作。

3.成品调试

（1）PCB版图

对照原理图，与PCB版图焊接好元器件。

再按照电路原理进行调试。

在这里要注意的是一定要注意元器件的规格与摆放方式。

另外，一些元器件的实际功能指标与规格不符（如稳压二极管），需要自己测量以减少误差。

三、附录