多路控制開關電路設計

1、課程設計報告課程設計報告題 目： 多路控制開關電路設計 課程名稱： 學生姓名： 學生學號： 年 級： 專 業(yè)： 班 級： 指導教師： 電子工程學院制2017年3月第 13 頁 目 錄1多路控制開關電路設計的任務與要求11.1 多路控制開關電路課程設計的任務11.2 多路控制開關電路課程設計的要求12 多路控制開關電路設計方案制定22.1多路控制開關電路設計的原理23 多路控制開關電路設計方案實施33.1多路控制開關電路單元模塊功能及電路設計33.2多路控制開關電路電路參數(shù)計算及元器件選擇53.3 多路控制開關電路系統(tǒng)整體電路圖83.4 元器件清單94 多路控制開關電路設計的仿真實現(xiàn)（或者硬件制

2、作與調(diào)試）94.2 多路控制開關電路設計仿真實現(xiàn)104.4 多路控制開關電路設計數(shù)據(jù)分析115.多路控制開關電路實物設計115.1設計過程115.2硬件實現(xiàn)116.總結及心得體會127.參考文獻128. 附錄13多路控制開關電路設計電子工程學院 電子信息工程專業(yè)1多路控制開關電路設計的任務與要求1.1 多路控制開關電路課程設計的任務設計多路開關控制多路，用多個開關控制數(shù)碼管1.2 多路控制開關電路課程設計的要求1 用多個開關控制，用不同的開關控制數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，實現(xiàn)不同的功能。八組參賽者在進行搶答時，搶發(fā)先者按下面前的按鈕時，搶答器能準確地判斷 出搶先者，并以蜂鳴器聲為標志。 2搶答器應

3、具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其他各組進行搶答。 3系統(tǒng)應具有一個總復位開關。 2 多路控制開關電路設計方案制定2.1多路控制開關電路設計的原理接通電源后，主持人將開關撥到清除狀態(tài)，多路控制開關電路處于禁止狀態(tài)主持人將開關置開始狀態(tài)，宣布開始工作。揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)按鍵時。多路控制開關電路完成優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關。 鎖存器輸入信號均為同一電平時，鎖存器控制電路的輸出信號使鎖存器打開，這時鎖存器輸入端的信號送往相應的輸出端。當有一輸入端的電平發(fā)生條便是其對應輸出

4、端點評也隨著發(fā)生變化，次變化的輸出電平送入鎖存器控制電路，控制電路立即產(chǎn)生控制信號封鎖鎖存器，讓鎖存器進入鎖存工作狀態(tài)。此時無論那個輸入端電平發(fā)生變化，鎖存器各個輸出端電平保持不變。發(fā)生變化的輸出端經(jīng)過編碼器編碼之后，將相關信息由譯碼器送入數(shù)碼顯示器，顯示相應的組別，并發(fā)出響聲。2.2 多路控制開關電路設計的技術方案圖一 總電路圖二 原理圖3 多路控制開關電路設計方案實施3.1多路控制開關電路單元模塊功能及電路設計1.輸入電路：圖三 輸入電路 輸入電路有鎖存器和按鍵組成。當鎖存器CD4511的LE端為高電平時，鎖存器輸入端DADD的電平能直接送到相應的輸出端QAQG當LE斷變?yōu)榈碗娖綍r,鎖存器

5、封鎖,即鎖存器輸入端的電平不能送到相應的輸出端，各輸出端保持封鎖前的電平。 2. 鎖存器控制電路：圖四 鎖存器鎖存器控制電路由相應的門電路組成。當主持人控制開關S9關閉時,CD4511的LE端為高電平,鎖存器輸入端DADD的高電平直接送到相應的輸出端QAQG,隨后主持人將開關S置于開啟，LE控制端仍然保持高電平，搶答貯備工作已經(jīng)完成。當8個搶答開關S1S8中有一個先按下時，其對應的D端為低電平，次低電平送到鎖存器對應的輸出端，LE控制端為低電平,CD4511執(zhí)行鎖存功能,這時如果有按鍵按下鎖存器的輸出端也不會跟著改變,從而實現(xiàn)了自鎖。3. 數(shù)碼管顯示電路：圖五 數(shù)碼管輸出的高電平和低電平分別輸

6、入共陰極數(shù)碼管ag，顯示08搶答者的編號。脈沖發(fā)生器：圖六 脈沖由555定時器產(chǎn)生時間基準信號秒脈沖。3.2多路控制開關電路電路參數(shù)計算及元器件選擇1. CD4511CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼-七段碼譯碼器。圖七 譯碼器A0A3：二進制數(shù)據(jù)輸入端 /BI：輸出消隱控制端LE：數(shù)據(jù)鎖定控制端/LT：燈測試端YaYg：數(shù)據(jù)輸出端VDD：電源正VSS：接地真值表：其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮

7、，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。 下圖是 CD4511和 CD4518配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應用中應接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300的限流電阻。2. L

8、M555CM圖八 LM555CM精確定時,脈沖發(fā)生,連續(xù)定時,頻率變換,脈沖寬度調(diào)制,脈沖相位調(diào)制.引腳說明：1 GND 地線2 TR 觸發(fā)3 OUT 輸出4 RES 復位5 CV 控制電壓6 TH 閥值7 DIS 放電8 VCC 電源3. 共陰極數(shù)碼管：數(shù)碼管的一種是半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。圖九 數(shù)碼管4. 蜂鳴器圖十用于報警發(fā)聲。3.3 多路控制開關電路系統(tǒng)整體電路圖 圖十一 整體圖3.4 元器件清單4 多路控制開關電路設計的仿真實現(xiàn)（或者硬件制作與調(diào)試）4.1 仿真軟件介紹Multisim是美國國家儀器(NI)有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模

9、擬/數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內(nèi)

10、容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。EDA就是“Electronic Design Automation”的縮寫技術已經(jīng)在電子設計領域得到廣泛應用。發(fā)達國家目前已經(jīng)基本上不存在電子產(chǎn)品的手工設計。一臺電子產(chǎn)品的設計過程，從概念的確立，到包括電路原理、PCB版圖、單片機程序、機內(nèi)結構、FPGA的構建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內(nèi)的物理級設計，再到PCB鉆孔圖、自

11、動貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產(chǎn)所需資料等等全部在計算機上完成。EDA技術借助計算機存儲量大、運行速度快的特點，可對設計方案進行人工難以完成的模擬評估、設計檢驗、設計優(yōu)化和數(shù)據(jù)處理等工作。EDA已經(jīng)成為集成電路、印制電路板、電子整機系統(tǒng)設計的主要技術手段。美國NI公司（美國國家儀器公司）的Multisim 軟件就是這方面很好的一個工具。而且Multisim 計算機仿真與虛擬儀器技術（LABVIEW 8）（也是美國NI公司的）可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。學員可以很好地、很方便地把剛剛學到的理論知識用計算機仿真真實的再現(xiàn)出來。并且可以用虛擬儀器技術創(chuàng)造出

12、真正屬于自己的儀表。極大地提高了學員的學習熱情和積極性。真正的做到了變被動學習為主動學習。這些在教學活動中已經(jīng)得到了很好的體現(xiàn)。還有很重要的一點就是：計算機仿真與虛擬儀器對教員的教學也是一個很好的提高和促進。4.2 多路控制開關電路設計仿真實現(xiàn)圖十二 各開關對應顯示數(shù)字電路可同時進行8個搶答，按鍵按下后，電路有蜂鳴器，同時顯示優(yōu)先搶答者的號數(shù)，搶答成功后，再按按鍵，顯示不會改變，除非按s9復位鍵，復位后，顯示清零，可繼續(xù)搶答，對呀按鍵數(shù)碼管顯示對應的號數(shù)。4.3 多路控制開關電路設計系統(tǒng)測試用mulitisim進行仿真測試，實現(xiàn)其多路控制開關電路功能。整體電路如圖：圖十三 電路仿真圖依次打開s

13、1s9，測試仿真電路的性能。4.4 多路控制開關電路設計數(shù)據(jù)分析 測試的系統(tǒng)功能參數(shù)與設計要求相符。5.多路控制開關電路實物設計5.1設計過程1. 先確定要使用的元器件。了解各部分元器件的功能與各引腳對應的位置。2. 構建電路圖，并畫出仿真測試構建的電路是否可行。3. 仿真成功后，購買所需元器件。4. 設計元件的排版，按排版放置元件。5. 焊接并測試電路是否可實現(xiàn)功能。5.2硬件實現(xiàn)焊好電路如圖所示：6.總結及心得體會 在此次電子技術課程設計中，我更深入的了解了各種門電路的功能和應用，多路控制開關設計電路剛開始拿到的時候看著很簡單，實際做起來感覺其所涉及的范圍很廣，最后我通過室友自己參加比賽的

14、八路搶答器聯(lián)想到了多路控制開關設計電路這個命題，并一步步的自己構建電路圖，畫仿真，在仿真的過程中也遇到了很多問題，好在經(jīng)過一步步的修正以后，終于成功的實現(xiàn)了仿真，也培養(yǎng)了自己動手的能力，最重要的是要互相合作，多學學別人又是如何發(fā)現(xiàn)并解決問題然后自己找原因。7.參考文獻1National Semiconductor Corporation Linear Databook 3（1987 Rev.1）。2脈沖與數(shù)字電路（第二版）陳傳虞主編，高等教育出版社 1991 年 4 月 第二版。 3無線電 1991 年第 7 期555 電路的復合應用俞鶴飛。4無線電 1993 年第 8 期電路圖中的 555 時基電路（上）俞鶴飛。5