电子产品设计论文

1、电子产品设计设计报告设计时间：2010 年11月班 级：09网络工程4班姓 名：报告页数：7 页广东工业大学课程设计报告设计题目四路抢答器的设计学院 计算机学院 专业09网络工程 班4班学号 姓名 （合作者号）成绩评定教师签名一、设计任务和要求1.设计任务(1)设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“ 0”时，无人抢答，蜂鸣器鸣响。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂 鸣器鸣响，倒计时停止。(2)分组：A负责抢答控制电路和定时电路。B负责第一信号鉴别电路和核心控制电路。2.设计要求(1) 4名选手编号为：1, 2, 3, 4。各有一个抢答按钮，按钮

2、的编号与选手的编号对应， 也分别为1, 2, 3, 4。(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯)和抢答的 开始。(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选 手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。 抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时(15秒)抢答的功能。(4)当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。参赛选手在设定时间(15秒)内抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，

3、抢答显示器上显示选手的编号， 定时显示器上显示剩余 抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。(6)用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的 CP信号。、总体方案选择本设计电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、 倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经3线8段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。系统原理框图如下：抢答按钮-主持人按钮.一犯规电传组别显示*控制桓路图1四人智力竞赛抢答

4、器框图三、单元电路设计1 .抢答器控制电路设计抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：(1)当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。(2)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。W(b)图2时序控制电路2 .定时电路由555定时器产生时间基准信号秒脉冲。振荡周期为15秒脉冲信号经两级有预置功能的可逆十进制计数器 74LS192对时钟信号进行计数， 当计数到达预置的时间，计数器产生溢出而封锁计数脉冲，使计数器停止计数。数码管指示时间值。34U7OOOOOOO74LS48D337I127OOOOOOOO tRB A BC

5、DS48D2 62823 54U2B3 U1A4081BT 5V-QQQQ OO2 6 'O tRB AB C D11nAB C DNWODpuFCPMOL U5 74LS192DAB CD51QQQQ OO Mb6n0NWOD pu FC PMOL 12VVs51降用577.2k|R154R7：10kQVCCRST OUTDISTHRTRICON010nFCfGNDT10nF C555_VIRTUALTimer图3定时电路仿真电路图P0QOP1QiF2Q2P3Q3CPuTCUCPdTCdPLMR(a)引脚排列图4十进制可逆计数器(b) 逻辑符图中：豆为置数端，C晶为加计数端，*为减计

6、数端,圮行为非同步进位输出端,为非同步借位输出端,MS 为清除端，QQ Q1、Q2、Q3为数据输出端。输入输出MRFL*P3P2P1P0Q3Q2Q1Q01xxXXXXX000000XXdcbadcba011xXXx加计数011XXXX减计数PR P1、P2、P3为计数器输入端,表1十进制可逆计数器功能表四、所用器材1 .十进制可逆计数器74LS192 (54/74194 )两个引脚图管脚及功能表如下：74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：15110Voc Po L1R谣伺同 Pa 9国啊叵I国向同同-4LlJLzJUJLi

7、JLjJLlJLlILlIP Qi Qg CPq CPu 9 口？ GN 口2.74LS48 (54/7448) 七段译码器两个工一灯测试输入：LTyF灭灯输入：RBI10锁存使能输入：BI2A、B、C、D是输入端a-r-a、b、c、d、e、f、g 是输出图5 74LS48的引脚排列表2 74LS48的真值表decimal 1 OR FUNCTlOhIhRUTSai/RBOtOUTPUTSNOTfLf而c匕 bA*hcflfq6HHLLLLHHHHHTL1NXLLLHHLHHLLLL2HXLLHLHHLHHLH3HXLLHHHHHHLLH4HXL旧LLHLHHL,LHH5HLLHHHLHHLH

8、HHLIHHLMLLKKHHH1H_LHHMHHLLLL16H ,XHLLLMHH4MHH/9RXHLLHHHH4LuHHWHXHLHwHLLLHHLH11HXHuHHHL .L4HL1_H12HXH"hL.HuKLLLHH13HXHHLHHHLLHLHH14HXHHHLHLLHHHHMXHHHiHLLL_LlbL叫k,xXXXXLLLLLLLLaR白aLLLLLL,LLLLLLC3LTL*X乂MKHHHM上HM43.555定时器一个主要参数：电源电压为4.5-18V ,最大输出电流为 200mA工作温度范围为-55oC-1250aC 工8图6逻辑图它基本原理是，由于电容C的两端的电

9、压不能突变， 定时器的2端电压低触发端为低电 平，输出端3为高电平。电源经过R1、R2给电容C充电，当电容的电压充到电源电压的2/3时，555内部的MOSf导通，输出为低电平。接着电容通过R2和已经导通的 MOSf放电，当电容的两端电压下降到低于1/3的电源电压时，MO密截止电容放电停止，此时电源通过3端得到时钟脉冲源输出，根据公R1、R2再次向电容充电，如此反复，形成震荡，从而在 式：周期/=比+2凡ln2=0；R+2知c4.74LS273八D触发器功能如下：(1) .1脚是复位CLR低电平有效，当1脚是低电平时，输出脚 2(Q1)、5(Q2)、6(Q3)、 9(Q4)、12(Q5)、15(

10、Q6)、16(Q7)、19(Q8)全部出 0,即全部复位；(2) .当1脚为高电平时，11(CLK)脚是锁存控制端，并且是上升沿触发锁存，当11脚有一个上升沿，立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态，并且立即呈现在在输出脚 2(Q1)、5(Q2)、6(Q3)、9(Q4)、12(Q5)、15(Q6)、16(Q7)、19(Q8)上。U313141718-1O-41D2D3D4D5D6D7D8D1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q512151619CLR>CLK74LS273N图7 74LS273N引脚图5.74LS121单稳态触发器表3 74LS121功能表LJJ 一NC

11、 RP GKDXLHXXLqIh图8 74LS121引脚图£ HL HL Hm_rnuTTTT_TLT_TIl LT五、遇到的问题及解决方案D触发器和一些开关1 .我在实现设计的第一个抢答环节时， 我们在草图上起初是用四个来设计四名选手的抢答环节的，随后又突然想到用一个含四个D触发器的集成电路来代替。本以为这个环节没有什么问题了，但到了实验仿真阶段后，由于在multisim软件中没有仅含四个D触发器的器件，我们经过辛苦的尝试，终于找到一个八D触发器器件74LS273,这使我们濒临破产的设计有了一线生机，然后我们就翻阅资料， 查询它的个个引脚的功能， 选择了其中四个输入端 D触发端口，

12、进行布线并最终获本模块成功。2 .定时电路设计中，我们的显示电路出了问题，设定好的15秒的显示周期，结果在 15秒以后十进位的显示器本应该显示由“1”跳变为“ 0”，但是我们的却跳不回来，在求助身边的同学后仍无法的到解决，我们知道是布线出了问题，但是不知道具体问题出在哪里。六、分析总结持续近一个星期的课程设计结束了，我们的设计虽然有一些小毛病，但总体上还是很成功的。一周的时间虽然很短暂，但从中获益匪浅.毕竟在课堂上学习的内容真真正正能用到实际是有点超乎我们的想象，而且要把理论知识付诸实践确实非一件易事。我从最初的设想设计一个什么样的数字电路到绘制电路图，然后打印排版，最后校正设计中的漏洞与不足

13、。 整个过程中我翻阅大量资料，跑遍图书馆各个能找到数电资料的角落，上网查找有关内容， 马不停蹄思考如何绘制电路，并和周围同学进行着一遍又一遍的交流与设计思想。首先对数字电路这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中， 无形中便加深了对数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；以前的数字实验只是针对某一个小的功能设计， 而课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计。例如： 555定时器的使用原理和作用，用它构成触

14、发器和振荡器的方法，还有一个难题就是怎么来 选择我们所需要的芯片，从而实现我们所想实现的功能。其次，以前没有接触过仿真软件，这次审计要使用仿真软件，所以学会了multisim 软件的基本应用，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。但是在电路仿真的过程中出现大量问题，需要我们细心解决，所以，我对电路故障的排查能力有了很大的提高。但由于是自己学习没有专业指导难免有一些我们不了解的功能。所以我们以后要多接触和了解一些仿真软件，多向老师请教学习。最后，感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次课设让我明白了理 论和实际操作之间差距， 而且也让我很明确得意识到自己在数电上有很多的知识漏洞，以后应该多钻研一下。从这过程，我锻炼了自己的动手能力，独立思考能力，分析实践能力，并 学会了把自己的设计经验和思路拿出来与大家分享。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行” ，由此看来实践的重要，在这次设计中，我学到了很多的东西， 最重要的是我自己动手把我学习的知识用于实践， 做出成功的作品， 这才算真正学习到了东西。总之，这次实验我收获颇多。实践是获得知识的一种最好的手段！七、参考文献1 何元清 . 电子产品设计. 北京大学出版社