抢答器的分析与制作.docx
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抢答器的分析与制作
—實訓总结報告—
实训题目：
抢答器的分析与制作
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
起止时间：
目录
摘要…………………………………………………………1
第一章绪论…………………………………………………2
1.1实训任务和目的………………………………2
1.2实验仪器………………………………………2
1.3实训内容………………………………………2
第二章抢答器工作原理……………………………………3
2.1抢答器的基本原理框架图……………………3
2.2555定时器的原理及原理图…………………3
2.3CD4511的原理及原理图………………………4
2.4电路分析（见下页图2.3）……………………5
第三章实训步骤……………………………………………6
3.1元器件准备……………………………………6
3.2焊接技术………………………………………6
3.3实训具体步骤…………………………………7
第四章调试…………………………………………………8
4.1调试步骤………………………………………8
4.2使用方法………………………………………8
第五章感想与收获……………………………………………9
5.1感想……………………………………………9
5.2收获……………………………………………9
摘要
数字电子技术已经广泛的应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。
例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟仪表精度高，功能搞，而且容易实现测量的自动化和智能化。
随着集成技术的发展，尤其是中,大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响，随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们我们理论要联系实际，数字电子逻辑课程的设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。
抢答器的这一产品是各种竞赛中不可缺少的设备，它的发展也是比较快的，从一开始的只具有抢答锁定功能的一个电路，到现在具有定时，复位，报警（即声响提示，屏幕显示，按键发光等各种功能的合并。
便于各种节目的公平，公正，易于监督等优点客服了以前的举手问答。
本文介绍了一种用CD4511系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。
该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。
主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。
若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。
【关键词】:
八路,抢答器,设计,定时，计时，报警数显、组装、调试
第一章绪论
1.1实训任务和目的
本次实训的任务是完成不露数显抢答器的组装与调试。
通过这次实训可以让我们更进一步理解巩固所学的基本理论和基本技能，培养运用仪器仪表检测元器件的能力以及焊接、布局、安装、调试电子线路的能力，培养及锻炼我们测试排查实际电子线路中故障的能力，加强对电子工艺流程的理解熟悉。
具体目的如下：
（1）.了解八路数显抢答器的组成结构，及编码器、译码器、显示器的基本原理图；
（2）.掌握八路数显抢答器组合，各单元电路的作用、编码器、译码器、显示器的逻辑功能；
（3）.学会八路数显抢答器的电器原理图；
（5）.掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接；
（6）.能按照PCB图焊接元件，掌握八路数显抢答器的调试方法，组装
八路数显抢答器
1.2实验仪器
（1）.电烙铁：
外热式电烙铁
（2）.镊子、钳子等必备工具
（3）.锡丝：
熔点低，焊接牢固，焊点光亮美观
（4）.万用表、烙铁架
（5）.八路数显抢答器套件、电路板、各种导线、各种元器件
1.3实训内容
（1）.理论学习学习识别简单的电子元件与电子线路，了解常用电子器件、收音机的工作原理
（2）.安装与调试按照图纸焊接元件，组装并调试八路数显抢答器；
（3）.绘制PCB图温习Protel软件，绘制原理图及对应的PCB图
（4）.撰写总结报告
第二章八路数显抢答器工作原理
2.1八路数显抢答器的基本原理
2.1.1八路数显抢答器的工作原理
工作原理：
我设计制作一个可容纳八组参赛的数字式抢答器，每组抢答按钮供抢答时使用，且电路具有第一抢答信号的鉴别和通过优先判断、编码锁存、编号显示、扬声器提示。
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，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时电路应具有自锁功能，使别的抢答开关不起作用。
当一轮抢答之后如果再次抢答须由主持人再次按操作“清除或开始”。
基本原理框架图：
图2.1
2.1.2基本功能
1.抢答器需同时提供八名选手或八个代表队分别用八个按钮S1~~S8等
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.抢答器是具有锁存和显示功能即（选手按钮锁存相应的编号）。
扬声器发出声提示，并用“七段数码管”显示选手编号，选手抢答实行优
先抢答，选手的编号一直保持到主持人奖系统清零为止。
八路数显抢答器分别由优先编码（74LS148）、集成块CD4511、555定时器主要的部件组成。
2.20八个开关的设置
该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是8、1、2、
6、7，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。
2.21555定时器的组成
555定时器是一种中规模的集成电路（数字、模拟混合集成）只要外部接上适当的电阻元件就可以方便的构成脉冲产生和整形电路。
是由电阻分压器、电压比较器、基本触发器、MOS管构成的放电开关和输出驱动电路等几部分组成。
2.22电路分析：
则输入输出如下表所示:
阀值端
触发端
U.
0
φ
φ
0
1
>2/3UCC
>1/3UCC
0
1
<2/3UCC
>1/3UCC
保持
1
<2/3UCC
<1/3UCC
1
2.3.1CD4511的工作原理
CD4511是一个用于驱动共阴极LED、显示器BCD码、七段数码管的集成块。
具有BCD转换、消隐和锁存控制七段数码管及驱动功能的CMOS电路能提供较大的上拉电流可直接驱动LED显示器。
则管脚图如下所示：
其中INA-IND是二进制数据输入端;
SEGA-SEGG是数据输出端；
LE数据锁定控制低电平有效当LE=0时允许译码输出；LE=1时译码器是
锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值；
BLK是消除输入控制端，低电平有效；
LT是测试输入端当BI=1，LT=0时译码输出全为“1”数码管发亮显示为
“8”主要测试数码管是否损坏；
其电源电压:
3V~15V
输入电压:
0V~VDD
4.2.3数码显示器
数码管通常有发光二极管（LED）数码管或液晶（LCD）数码管。
本设计提供的为个LED数码管。
它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。
采用七段或八段数码管多个发光二极管单元（多一个为小数点）
共阴极连接
数码显示管参数
正向压降：
1.5-2V
额定电流：
10mA
最大电流：
40mA
静态显示时：
取10mA最佳
动态扫描显示：
可加大脉冲电流
则八路数显抢答器工作电路图如下:
八路数显抢答器工作原理图
第三章实训步骤
3.1元器件准备
（1）首先根据元器件清单清点所有元器件，检查有无缺失现象；目测元件
外观，检查有无损坏。
将检查结果及时上报。
（2）利用色环读出电阻阻值，将正确的电阻归类放好。
（3）正确辨别二极管、三极管和电解电容的极性。
（4）将所有元器件上的漆膜、氧化膜清除干净，然后进厅搪锡（如元器件引脚未氧化则省去此项），检查印制板的铜箔线条是否完好，有无断线及短路。
在动手焊接前现将各元件安装在印刷电路板上，确保电解电容、二极管、三极管的极性正确。
安装时先装低矮和耐热的元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周，变压器），最后装怕热的元件（如三极管），按照一定的顺序安装。
3.2焊接技术
3.2.1注意事项
（1）、电路板小，焊点靠的近，最好以列或行为焊序；
（2）、对照PCB图上插上元器件后，先将元器件的一只脚折弯，以固定元器件，然后焊上另一只脚，待确认元器件的型号、方向及位置无误后，将元器件的另几只脚焊接；
（3）、注意电容、二极管、三极管的极性。
三极管安装时严格按ebc（如按半圆记安装注意V1、V2、V4）。
三极管的型号要看清楚，不要装错；
（4）、电阻、二极管要竖着装；
（5）、没有焊盘的点不要焊接；
（6）、测试点要连上；
（7）、安装时注意中周的颜色，不要随意调节中周；
（8）、最后焊接天线线圈时，不要剪线圈，注意不要接反；
（9）、中周的外壳的脚、双联电容的脚；
（10）、元器件尽量压低，高的不能超过中周；
（11）、喇叭安放挪位后再用电路铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。
3.2.2具体焊接方祛
（1）、右手持电烙铁。
根据情况左手持焊锡丝或者用尖嘴钳或镊子夹持无件或导线。
焊接前，电烙铁要充分预热,烙铁头刃面上要带一定量焊锡。
（2）、将烙铁头刃面紧贴在焊点处。
电烙铁与水平面大约成45～60°角左右。
左手向下送锡，右手送烙铁。
送锡时间决定锡量大小，烙铁停留时间决定加热时间。
当焊锡、烙铁头在无件引脚根部焊盘处相接触后，烙铁头在焊点处停留的时间应根据焊盘大小拄制在0.5～2秒钟。
（3）、抬开烙铁头。
待焊点处的锡冷却凝固。
3.3实训具体步骤
3.3.1熟悉电路元件，掌握烙笔的使用方法
老师发给我们每人一块电路板，这是别人上一届的学长们做好的电路摸板。
老师只是叫我们用烙笔把各种电路元件拆下来，通过拆的过程，使我们熟练掌握烙笔的使用方法，同时使我们熟悉电路元件的焊接过程。
3.3.2八路数显抢答器装配零件，检查和熟悉各种零件
这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。
我们常见的电子元件就是电阻、电容、二极管和三极管。
电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。
现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。
接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。
通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。
标注1～4位整数时，其单位是pF，标注为小数时，其单位是µF。
也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。
而色标法则同电阻器的标注。
检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。
用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。
测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常，指针能回到∞，说明电容没短路，可视为电容完好。
现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。
检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。
最后说明三极管的识别和检测，很明显，一般的三极管就是三个管脚，很容易识别，所以识别三极管重要的是识别三极管是NPN或PNP型，以及各管脚所代表的极性。
而这些的判断都需要使用万用表。
判断极性：
对圆柱型三极管，若管脚处接头有突出物，则将管脚冲上，顺时针依次为EBC极若没有突出物，则管脚根处间隙较大的两跟管脚对向自己，顺时针依次为EBC极。
对半圆型三极管，将管脚向上，半圆向自己，顺时针为EBC极。
判断三极管的类型：
在基于以上极性判断的前提下，NPN管，基极接黑表笔，测得电阻较小。
PNP管正好相反。
以上就是我对常用电子元件的识别和检测方法。
3.3.4焊接各种零件
这一天，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟没有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。
而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上。
因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻心的。
影响焊接质量主要取决于焊接工具、助焊剂、焊料和焊接技术。
对焊接工具、助焊剂、焊料这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。
由于我们使用的电烙铁是新
，所以我们就免除了除锈的工序，直接将电烙铁预热，后上锡，以达到最佳焊接效果。
最终我们在这一天的实习中，焊接了十几个元件，起初没经验，将电阻立得老高，这样既不美观也不牢靠容易形成虚焊，之后有了经验就采取卧式法，既美观又牢靠，只是拆卸时稍微麻烦，需要别人帮忙。
焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。
将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊接瓷片电容（由于瓷片电容不分正负极，所以焊接同电阻）。
然后是三极管，焊接时注意三极管的极性，管脚要放入相应位置。
液体电容在装配时也要注意极性，防止接反，最后就是其他固定位置元件。
焊接完电路板的电子元件后，就要处理电源同电路板的连接，扬声器同电路板的连接。
将电源槽扬声器安装在抢答器外壳的对应位置，用焊锡焊接导线在接线柱上。
将电源的正负极焊接在电路板对应位置，扬声器的导线不分正负极所以就近焊接，使导线不容易扭曲干扰为佳。
第四章调试
4.1调试步骤
（1）检查电路,将安装好的抢答器和电路原理图对照检查下列内容：
a．检查各级晶体管的型号，安装位置和管脚是否正确；
b．检查各级中周的安装顺序，初次级的引出线是否正确；
c．检查二极管、三极管、电解电容的引线正、负接法是否正确；
d.作一些基本的调试，如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等；
（2）把应该固定的地方牢固的封住；
（3）把焊接好的电路板与外壳组装；
（4最后上交完成好的抢答器。
4.2使用方法
用一节5V电池，连接线路，按下各个按钮进行工作。
第五章感想与收获
5.1感想
我对电子制作很感兴趣，从上大学以来的电子设计大赛、智能小车比赛等到本次的电工实训，确实对自己专业的理解和应用、熟练应用如Protel软件等有很大帮助。
一方面，我从小就对这种小制作很感兴趣，那时不懂焊接，却喜欢把东西给拆来装去，但这样一来，这东西就给废了。
现在电工电子实习课正是学习如何把东西“装回去”。
每次完成一个步骤，我都很有“成就感”。
另一方面，电工电子实习，是以学生自己动手，掌握一定操作技能并亲手设计、制作、组装与调试为特色的。
它将基本技能训练，基本工艺知识和创新启蒙有机结合，培养我们的实践能力和创新精神。
作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。
5.2收获
通过这一周的课程设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解，同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。
本次电子课程设计主要是对数字电子技术的应用，同时加上电路等知识，设计一个八路抢答器课题，经过几天的奋战，我感受很深.。
电子课程设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平台，又是检验自己所学知识的一次考核。
虽然在设计的过程中我们也不可避免的遇到了很多的问题，尤其是在调试过程中，会因为某些原因出不来结果，但经过大家的努力，排除困难，最后，当我们连好线，按下按钮，抢答器乐意运行时，我们更是无比的兴奋，无比的自豪。
在这次课程设计中发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还要不断提高，让我知道了学无止境的道理，再以后要多多学习。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
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