數(shù)電實訓論文-數(shù)顯智力搶答器設計.doc

桂林電子科技大學數(shù)電實訓（論文）用紙引 言 隨著當今社會的發(fā)展智力競賽之類的活動愈加頻繁，越來越被多數(shù)人喜愛和娛樂，像許多電視多擋智力競賽節(jié)目都擁有大批的忠實觀眾?，F(xiàn)在的許多工廠，學校等單位也常常舉辦類似的智力競賽活動，然而智力競賽搶答器是必要設備。 在有些地方舉行的各種智力競賽游戲中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方大多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法或舉手方式判斷選手的答題權，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤判造成比賽的不公平。因此為解決這一問題特選擇此畢業(yè)設計用數(shù)模電制作一個低成本實用但又能滿足學校等單位需要的八路數(shù)顯智力搶答器。搶答器簡介數(shù)顯智力搶答器設計采用8個搶答鍵、1個復位鍵、cd4511芯片、cd4068芯片、數(shù)碼顯示管等構成的數(shù)字顯示搶答器的核心電路設計。該搶答器不僅具備搶答功能，還具有數(shù)碼顯示功能。搶答器工作原理：當主持人發(fā)布搶答命令后，若有人按下?lián)尨疰I，這時通過芯片判斷且在數(shù)碼管顯示先按鍵人的號碼，這時其他人將不能進行按鍵操作，同時報警聲響。當要進行下一次搶答時，由主持人按復位鍵，電路復位，進入下一次搶答。該電路具有工作穩(wěn)定可靠，響應速度快等特點。在有些地方舉行的各種智力競賽游戲中我們經(jīng)常看到有搶答的環(huán)節(jié)，舉辦方大多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法或舉手方式判斷選手的答題權，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤判造成比賽的不公平。因此為解決這一問題特選擇此畢業(yè)設計用數(shù)模電制作一個低成本實用但又能滿足學校等單位需要的八路數(shù)顯智力搶答器 1、 電源電路概述數(shù)電的5v電源可由四節(jié)干電池組成，也可以由模電實訓中做出的直流穩(wěn)壓可調電源來充當，具體工作原理與本次實訓的關聯(lián)不大，在此不再重復敘述。2、八路搶答器的工作過程及原理框圖2.1電路構成如下圖所示：2.2 電路的原理搶答器工作原理：當主持人發(fā)布搶答命令后，若有人按下?lián)尨疰I，這時通過芯片判斷且在數(shù)碼管顯示先按鍵人的號碼，這時其他人將不能進行按鍵操作，同時報警聲響。當要進行下一次搶答時，由主持人按復位鍵，電路復位，進入下一次搶答。該電路具有工作穩(wěn)定可靠，響應速度快等特點。集成電路cd4511是數(shù)碼顯示搶答器的主要部分。這是一塊bcd-7段鎖存/譯碼/驅動電路。它的1、2、6、7腳為bcd碼輸入端。第915腳為顯示輸出端。3腳lt為測試端，當它為“0”時，輸出全為“1”。4腳bi為消隱端，當bi為“0”時，輸出全為“0”，此端為“0”時還能清除鎖存器內的數(shù)值。5腳le為鎖存允許端，當此端由“0”“1”時，a、b、c、d、e、f、g 7個輸出端保持在le為“0”時所加bcd碼對應的顯示狀態(tài)。16腳接電源正極，8腳接電源負極。集成電路輸入端與輸出端的關系見如下真值表。3、核心芯片介紹3.1 cd4511芯片引腳圖及其功能七段顯示器譯碼器/譯碼器ic cd4511 是一組用來作為bcd 對共陰極led 七段顯示器譯碼的包裝。其引腳圖，圖1與真值表圖2所示，其各腳功能如下：lt：做燈泡測試用，當lt=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示8，以便觀測七段顯示器是否正常。當lt=1，則正常解碼。 bi：空白輸入控制，當bi=0 (lt 為1 時) 則不論dcba 之輸入為何，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示器完全不亮，此腳可供使用者控制僅對有效數(shù)據(jù)譯碼，避免在無意義的數(shù)據(jù)輸入時顯示出來造成字型的系亂。le：數(shù)據(jù)栓鎖致能控制；在cd4511 中，不但具譯碼功能，更具有數(shù)據(jù)栓鎖的記憶功能。當le=0 時(lt=1 且 bi=1)，dcba 數(shù)據(jù)會被送入ic 的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當le=1 時，則ic 中的暫存器會關閉，僅保存原來在le=0 時的dcba數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。換句話說當le=1 時，不論dcba 的輸入數(shù)據(jù)為何，皆不影響其輸出，其輸出abcdefg 仍保留原來在le 由0 轉為1 以前的資料。 3.2 cd4511工作原理cd4511的工作真值表如表3-2 （1）鎖存功能 ：譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導通或截止由控制端le的電平狀態(tài)。 當le為“0”電平導通，tg2截止；當le為“1”電平時，tg1截止，tg2導通，此時有鎖存作用。如圖3-3（2）譯碼 cd4511譯碼用兩級或非門擔任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)b、c進行組合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)a、d一起用或非門譯碼。 （3）消隱 bi為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使b端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路如圖3-4所示。 消隱輸出j的電平為 j=（c+b）d+bi如不考慮消隱bi項，便得j=（b+c）d據(jù)上式，當輸入bcd代碼從1010-1111時，j端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。 8421 bcd 碼對應的顯示見下圖 ：選用共陰極數(shù)碼管，對于 cd4511 ，它與數(shù)碼管的基本連接方式如下圖 ：3.3 cd4068芯片cd4068芯片是四輸入的與非門，其功能是輸入端只要有一端為低電平，則輸出就為高電平，可以用此功能反饋會cd4511芯片使能端鎖存數(shù)字，芯片的相關資料圖片如下：4、 制作與調試本人從2009年6月11日久開始動手做起這個實訓，在此我查閱了多本圖書館的書籍，再經(jīng)過跟老師的交流。我終于決定了自己就做這個實訓作品搶答器。第二天我就開始了畫仿真圖，我畫了很久都仿真不出結果，最后在莫榮老師指導下我成功完成了原理圖仿真。在這個過程中我也學習到了些運用仿真軟件的技巧。接著，我們就開始自己畫我們的原理圖跟pcb了，當然你也可以選擇用萬用版的，我選擇了用pcb來做，布線比較方便。往后兩天我打印了pcb，同時腐蝕、鉆孔，焊接。到最后完成作品。但是并沒有成功的調試出來要的效果。經(jīng)過自己和老師的修改下，發(fā)現(xiàn)焊接點有點問題和跳線的時候出現(xiàn)虛焊，在檢查出錯誤之后，迅速改正，派出了問題，使我的電路板正常工作起來，那時的心情非常激動。制作工程中遇到了許多問題，比如怎么分辨三極管的管腳，cd4511怎么正確運用，數(shù)碼管的管腳怎么用萬用表來辨別，我都會都常常打電話給老師或者去找同學問下。焊接時碰到問題就和身邊的同學一起想辦法商量解決。4.1焊接問題（1） 焊接方法 焊錫絲的拿法 經(jīng)常使用烙鐵進行錫焊的人，一般把成卷的焊錫絲拉直，然后截成一尺長左右的一段。在進行連續(xù)焊接是，錫絲的拿法應用左手的拇指、食指和小指夾住錫絲，用另外兩個手指配合就能把錫絲連續(xù)向前送進。若不是連續(xù)焊接，錫絲的拿法也可以采用其他形式。 電烙鐵的握法 根據(jù)電烙鐵的大小、形狀和被焊件要求的不同，電烙鐵的握法一般有三種：正握法、反握法和握筆法。握筆法適合于使用小功率的電烙鐵和進行熱容量小的被焊件的焊接。（2）焊接步驟 準備 首先把被焊件、錫絲和烙鐵準備好，處于隨時可焊的狀態(tài)。加熱被焊件 把烙鐵頭放在接線端子和引線上進行加熱。放上焊錫絲 被焊件經(jīng)加熱達到一定的溫度后，立即將手中的錫絲觸到被焊件上使之溶化以得到適量的焊料。注意焊錫應加到被焊件上與烙鐵頭對稱的一側，而不是直接加到烙鐵頭上。移開焊錫絲 當錫絲熔化一定量后（焊料不能太多），迅速移開錫絲。移開電烙鐵 當焊料的擴散范圍達到要求后移開電烙鐵。撤離烙鐵的方向和速度的快慢與焊接質量密切相關，操作時應特別留心仔細體會。（3） 焊接注意事項 烙鐵的溫度要適當，可將烙鐵頭放放到松香上去檢驗，一般以松香熔化較快又不冒大煙的溫度為適宜。焊接的時間要適當，從加焊料到焊料熔化并流滿焊接點，一般應在三秒鐘之內完成。若焊接時間過長，助焊劑完全揮發(fā)，就失去了助焊的作用，會造成焊點表面粗糙，且易使焊點氧化。但焊接時間也不宜過短，時間過短則達不到焊接所需要的溫度，焊料不能充分熔化，易造成虛焊。焊料與焊劑的使用要適量，若使用焊料過多，則多余的焊料會流入管座的底部，降低管腳之間的絕緣性；若使用的焊劑過多，則易在管腳周圍形成絕緣層，造成管腳與管座之間的接觸不良。反之，焊料和焊劑過少易早成虛焊。焊接過程中不要觸動焊接點，在焊接點上的焊料未完全冷卻凝固時，不應移動被焊元器件及導線，否則易變形，也可能造成虛焊現(xiàn)象。焊接過程中也要注意不要燙傷周圍的元器件及導線。 4.2 電路調試測量電壓法首先要確認的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導通時，be結電壓在0.7v左右，而ce結電壓則在0.3v左右或者更小。如果一個三極管的be結電壓大于0.7v（特殊三極管除外，例如達林頓管等），可能就是be結就開路。信號注入法將信號源加至輸入端，然后依次往后測量各點的波形，看是否正常，以找到故障點。有時我們也會用更簡單的辦法，例如用手握一個鑷子，去碰觸各級的輸入端，看輸出端是否有反應，這在音頻、視頻等放大電路中常使用（但要注意，熱底板的電路或者電壓高的電路，不能使用此法，否則可能會導致觸電）。如果碰前一級沒有反應，而碰后一級有反應，則說明問題出在前一級，應重點檢查。其它的尋找故障點的方法，例如看、聽、聞、摸等“看”就是看元件有無明顯的機械損壞，例如破裂、燒黑、變形等；“聽”就是聽工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等；“聞”就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等，對于一個有經(jīng)驗的電子維修人員來說，對這些氣味是很敏感的；“摸”就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。一些功率器件，工作起來時會發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒有工作起來。但如果不該熱的地方熱了或者該熱的地方太熱了，那也是不行的。一般的功率三極管、穩(wěn)壓芯片等，工作在70度以下是完全沒問題的。70度大概是怎樣的一個概念呢？如果你將手壓上去，可以堅持三秒鐘以上，就說明溫度大概在70度以下（注意要先試探性的去摸，千萬別把手燙傷了）。謝辭在此我要感謝在本次實訓過程中幫助過我的所有同學和指導老師，謝謝他們在我遇到困難時，我的同學都會耐心地來幫助我，在我有疑問時，我跑去問老師，老師也會在百忙之中抽出時間熱心的幫我解答疑問。感謝老師們給與我們的幫助，感謝老師為我們提供的一切物質保證。每天堅持叫我們去板房簽到，給我們答疑，也提供相關的鉆床和復試也給我們使用，為我們成功完成實訓提供了充足的物質保證，也體現(xiàn)出各位老師認真負責的態(tài)度。同時也感謝學院為我們免費提供元器件和實訓場所。最后我要鄭重的感謝莫榮、郭振軍、朱建芳、賓恩鈞等多位老師的指導，感謝你們跟我們一起經(jīng)歷這兩周有意義的實訓。尤其是莫榮老師，在我困難的時候幫了我一把，助了我一臂之力。還要感謝我們班的幾位同學，困難的時候給我信心幫我度過難關，為我成功完成本次實訓做了鋪墊，