多路控制开关电路设计

1、课程设计报告题 目：多路控制开关电路设计课程名称：学生姓名：学生学号：年 级：专 业：班 级： 指导教师:电子工程学院制2017年3月1多路控制开关电路设计的任务与要求 11.1多路控制开关电路课程设计的任务 11.2多路控制开关电路课程设计的要求 12多路控制开关电路设计方案制定 22.1多路控制开关电路设计的原理 23多路控制开关电路设计方案实施 33.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计 33.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择 63.3多路控制开关电路系统整体电路图 113.4 元器件清单 1 14多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试）114.2多路控制开关电

2、路设计仿真实现 134.4多路控制开关电路设计数据分析 155. 多路控制开关电路实物设计 155.1设计过程 155.2硬件实现 1 56. 总结及心得体会 167. 参考文献 168. 附录 17多路控制开关电路设计电子工程学院电子信息工程专业1多路控制开关电路设计的任务与要求1.1多路控制开关电路课程设计的任务设计多路开关控制多路，用多个开关控制数码管1.2多路控制开关电路课程设计的要求1用多个开关控制，用不同的开关控制数码管显示不同的数字，实现不同的功能八组参赛者在进行抢答时，抢发先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断 出抢先者，并以蜂鸣器声为标志。2抢答器应具有互锁功能，某组抢答后

3、能自动封锁其他各组进行抢答。3系统应具有一个总复位开关。2多路控制开关电路设计方案制定2.1多路控制开关电路设计的原理接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，多路控制开关电路处于禁止状态主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"工作。扬声器给出声响提示。选手在定时时 间内按键时。多路控制开关电路完成优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。 当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作 "清除"和"开始"状态开关。锁存器输入信号均为同一电平时，锁存器控制电路的输出信号使锁存器打

4、开，这时锁存器输入端的信号送往相应的输出端。 当有一输入端的 电平发生条便是其对应输出端点评也随着发生变化， 次变化的输出电平送入锁存器控 制电路，控制电路立即产生控制信号封锁锁存器， 让锁存器进入锁存工作状态。此时 无论那个输入端电平发生变化，锁存器各个输出端电平保持不变。发生变化的输出端 经过编码器编码之后，将相关信息由译码器送入数码显示器， 显示相应的组别，并发 出响声。2.2多路控制开关电路设计的技术方案图一总电路3多路控制开关电路设计方案实施3.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计1.输入电路:图三输入电路输入电路有锁存器和按键组成。当锁存器 CD4511的LE端为高电平时，锁存

5、器输入端DADD的电平能直接送到相应的翰出端QAQG当 LE断变为低电平时，锁存器封锁，即锁存器输入端的电平不能送到相应的输出端，各输出端保持封 锁前的电平2.锁存器控制电路:Q礼CEL 0&« QC MT ?I-二.* * 0&% LT 1RH AU图四锁存器11锁存器控制电路由相应的门电路组成。 当主持人控制开关S9关闭时,CD4511的LE端为高电平,锁存器输入端 DADD的高电平直接送到相应的输出端QAQG, 随后主持人将开关S置于开启，LE控制端仍然保持高电平，抢答贮备工作已经完成。 当8个抢答开关S1S8中有一个先按下时，其对应的 D端为低电平，次低电平送

6、到 锁存器对应的输出端，LE控制端为低电平，CD4511执行锁存功能，这时如果有按键按 下锁存器的输出端也不会跟着改变，从而实现了自锁。3.数码管显示电路：输出的高电平和低电平分别输入共阴极数码管ag，显示08抢答者的编号脉冲发生器:图六脉冲由555定时器产生时间基准信号秒脉冲 3.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择1. CD4511CD4511是一片 CMOS BCD 锁存/7段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的 BCD码-七段码译码器。AlA2LTBILEA3AnVss1163VDD216Yf314Yg413Ya6CD4511123Yb611Yc710Yd89Y

7、eV7图七译码器A0A3 :二进制数据输入端/Bl :输出消隐控制端LE:数据锁定控制端/LT:灯测试端YaYg :数据输出端VDD :电源正VSS :接地真值表:kA1ft比LE£nA1右dfE1IDr_LJ1111tl1111'1fl1> :II00000e0DI1口au1I1iit00011011打QflD1011It1IuI1o12011011110o130t ”100UJ1aDtJ40110t >1ri10t16011ftLQ0ci11I0t10I1IIiD0打0T011a00iti11I1*011:0011110011BD111O'1ua000

8、ou00*-101000. 一aa0001r"1111oaaa00ftIa11000a0000I11iIa0豺000Cl00ti1I1下000u0 11心 .a11XI1VI祁CD4511真蘑表其中a b c d为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示 器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“ 8 ”，各笔段都被点亮，以检查显示 器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a

9、g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。 下图是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在 应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压 5V时可使用300 Q的限 流电阻。2丄 M555CM图八 LM555CM精确定时，脉冲发生，连续定时，频率变换,脉冲宽度调制，脉冲相位调制. 引脚说明：1 GND地线2 TR触发3 OUT输出4 RES复位5 CV控制电压6 TH阀值7 DIS放电8 VCC电源3共阴极数码管:数码管的一种是半导体发光器件，其

10、基本单元是发光二极管。4.蜂鸣器图十用于报警发声3.3多路控制开关电路系统整体电路图vcc3.4兀器件清单三极管D1555CWE参数_J.dK22KlOOOOpFIN41482N2222C数量722182K400电触IQOuF17291蜂鸣器1CD45113 数码管94多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试）4.1仿真软件介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以 Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路 硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理

11、图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE技术就 可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到 原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。工程师们可以使用 Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的 SPICE技术就 可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过 Multisim和虚拟仪

12、器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到 原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。EDA就是Electronic Design Automation ”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计。一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、 PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA 的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计， 再到PCB 钻孔图、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计 算机上完成。EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可

13、对设计方案进 行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的主要技术手段。美国NI公司（美国国家仪器公司）的 Multisim软件就是这方面很好的一个工具。而且 Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术（LABVIEW 8）（也是美国NI公司的）可以很 好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、很方 便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来。并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。极大地提高了学员的学习热情和积极性。 真正的做到了 变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了

14、很好的体现。 还有很重要的一 点就是：计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。4.2多路控制开关电路设计仿真实现|I'1I'3Th图十二各开关对应显示数字 I ii Illlll电路可同时进行8个抢答，按键按下后，电路有蜂鸣器，同时显示优先抢答者的 号数，抢答成功后，再按按键，显示不会改变，除非按 s9复位键，复位后，显示清 零，可继续抢答，对呀按键数码管显示对应的号数。4.3多路控制开关电路设计系统测试用mulitisim进行仿真测试，实现其多路控制开关电路功能。整体电路如图：vccIlkUL31I- C -iiJ0uF图十三电路仿真图依次打开s1s9，测试

15、仿真电路的性能。4.4多路控制开关电路设计数据分析测试的系统功能参数与设计要求相符5.多路控制开关电路实物设计 5.1设计过程1. 先确定要使用的元器件。了解各部分元器件的功能与各引脚对应的位置2. 构建电路图，并画出仿真测试构建的电路是否可行。3. 仿真成功后，购买所需元器件。4. 设计元件的排版，按排版放置元件。5. 焊接并测试电路是否可实现功能。5.2硬件实现焊好电路如图所示:6. 总结及心得体会在此次电子技术课程设计中，我更深入的了解了各种门电路的功能和应用，多路控制开 关设计电路刚开始拿到的时候看着很简单，实际做起来感觉其所涉及的范围很广，最后我通过室 友自己参加比赛的八路抢答器联想到了多路控制开关设计电路这个命题，并一步步的自己构建电路图，画仿真，在仿真的过程中也遇到了很多问题，好在经过一步步的修正以后，终于成功的实 现了仿真，也培养了自己动手的能力，最重要的是要互相合作，多学学别人又是如何发现并解决 问题然后自己找原因。7. 参考文献1 Natio nal Semico nductor Corporati on Lin ear Databook 3（ 1987 Rev.1 ）。2 脉冲与数字电路（第二版）陈传虞主编，高等教育出版社199