電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---樓道觸摸延時(shí)節(jié)能燈設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)： 073052 </p><p>　　姓名： 學(xué)號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 成績(jī)：

2、 </p><p>　　完成日期： 2009 年 1 月 14 日</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>

3、;<b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 樓道觸摸延時(shí)節(jié)能燈1</p><p>　　1.1 總體方案的選擇1</p><p>　　1.1.1 觸摸感應(yīng)電路的選擇1</p><p>　　1.1.2

4、開(kāi)關(guān)電路的選擇1</p><p>　　1.1.3 定時(shí)電路的選擇1</p><p>　　1.1.4 觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)的整體電路2</p><p>　　1.2 電路的工作原理2</p><p>　　1.3 元件的計(jì)算及選擇3</p><p>　　1.3.1 觸摸感應(yīng)電路元件的選擇3</p>

5、<p>　　1.3.2 開(kāi)關(guān)電路元件的選擇3</p><p>　　1.3.3 定時(shí)電容的選擇4</p><p>　　1.4 元件表4</p><p>　　1.5 組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.5.1 觸摸感應(yīng)電路的組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.5.2 開(kāi)關(guān)電路的組裝與調(diào)

6、試5</p><p>　　1.5.3 定時(shí)電路的組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.6 燈點(diǎn)亮延遲時(shí)間調(diào)整的研究5</p><p>　　2 聲控閃光電路6</p><p>　　2.1 總體方案的選擇6</p><p>　　2.1.1 發(fā)聲電路的選擇6</p><p>　　

7、2.1.2 控制電路的選擇6</p><p>　　2.1.3 發(fā)光電路6</p><p>　　2.1.4 聲控閃光電路的電路7</p><p>　　2.2 電路的工作原理7</p><p>　　2.3 元件的計(jì)算及選擇8</p><p>　　2.3.1 發(fā)聲電路的選擇8</p>&

8、lt;p>　　2.3.2 控制電路的選擇8</p><p>　　2.3.3 發(fā)光電路的選擇8</p><p>　　2.4 元件表9</p><p>　　2.5 組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.5.1 發(fā)聲電路的組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.5.2 控制電路的組裝與調(diào)試9<

9、;/p><p>　　2.5.3 發(fā)光電路的組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.6 對(duì)本題目的研究?jī)?nèi)容10</p><p>　　3 彩燈循環(huán)顯示電路11</p><p>　　3.1 總體方案的選擇11</p><p>　　3.1.1 振蕩電路的選擇11</p><p>　　3.1

10、.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器的選擇11</p><p>　　3.1.3 顯示電路的選擇12</p><p>　　3.1.4 彩燈循環(huán)顯示電路12</p><p>　　3.2 電路的工作原理13</p><p>　　3.3 元件的計(jì)算及選擇13</p><p>　　3.3.1 振蕩電路元件的選擇13&

11、lt;/p><p>　　3.3.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器元件的選擇14</p><p>　　3.3.3 顯示電路元件的選擇14</p><p>　　3.4 元件表15</p><p>　　3.5 組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.1 振蕩電路的組裝與調(diào)試15</p><p&g

12、t;　　3.5.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器的組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.3 顯示電路的組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.4 電路調(diào)試的注意事項(xiàng)15</p><p>　　3.5.5 故障分析與處理16</p><p>　　4 四路搶答器17</p><p>　　4.1 總體方案

13、的選擇17</p><p>　　4.1.1 四路搶答器總體方案的設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1.2 四路搶答器的四個(gè)組成部分17</p><p>　　4.1.3 搶答電路的選擇17</p><p>　　4.1.4 自鎖電路的選擇18</p><p>　　4.1.5 報(bào)警電路的選擇18<

14、/p><p>　　4.1.6 時(shí)序控制電路19</p><p>　　4.1.7 四路搶答器的整體電路19</p><p>　　4.2 電路的工作原理20</p><p>　　4.2.1 芯片簡(jiǎn)介20</p><p>　　4.2.2 原理21</p><p>　　4.3 元件的計(jì)

15、算及選擇21</p><p>　　4.3.1 搶答電路的選擇21</p><p>　　4.3.2 自鎖電路的選擇21</p><p>　　4.3.3 振蕩電路的選擇21</p><p>　　4.3.4 時(shí)序控制電路的選擇21</p><p>　　4.4 元件表22</p><p

16、>　　4.5 組裝與調(diào)試22</p><p>　　4.5.1 按電路圖接線22</p><p>　　4.5.2 單元電路檢測(cè)23</p><p>　　4.5.4 系統(tǒng)連調(diào)23</p><p><b>　　附錄A24</b></p><p><b>　　附錄B25

17、</b></p><p><b>　　附錄C26</b></p><p><b>　　附錄D27</b></p><p><b>　　附錄E28</b></p><p><b>　　附錄F29</b></p><p&

18、gt;　　1 樓道觸摸延時(shí)節(jié)能燈</p><p>　　1.1 總體方案的選擇</p><p>　　三個(gè)組成部分：觸摸感應(yīng)電路，開(kāi)關(guān)電路和定時(shí)電路。</p><p>　　1.1.1 觸摸感應(yīng)電路的選擇</p><p>　　VT1為NPN，VT2為NPN，當(dāng)M端懸空時(shí)，電信號(hào)為低電平，VT1，VT2處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)M端導(dǎo)通，電信號(hào)為高電平，

19、VT1處于放大狀態(tài)，VT2處于飽和狀態(tài)。電路如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 觸摸感應(yīng)電路圖</p><p>　　1.1.2 開(kāi)關(guān)電路的選擇</p><p>　　VT3為PNP型三極管，懸空時(shí)VT3處于截止?fàn)顟B(tài)。導(dǎo)通時(shí)，VT3處于飽和狀態(tài)。電路如圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2 開(kāi)關(guān)電路圖</p>

20、<p>　　1.1.3 定時(shí)電路的選擇</p><p>　　由電容C，R2和R3組成。電路如圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3 定時(shí)電路圖</p><p>　　1.1.4 觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)的整體電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)的整體電路 ，如圖1.4所示：</p>

21、<p>　　圖1.4 觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)電路圖</p><p>　　1.2 電路的工作原理</p><p>　　觸摸感應(yīng)電路的作用是將人體觸摸轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，無(wú)觸摸時(shí)電信號(hào)為低電平，有觸摸時(shí)電信號(hào)為高電平。</p><p>　　人體本身帶有一定電荷，當(dāng)人的手接觸導(dǎo)體時(shí)，這些電荷就經(jīng)人體轉(zhuǎn)移到導(dǎo)體上，形成瞬間的微弱電流。這一微弱電流經(jīng)過(guò)三極管放大后，就可以控

22、制較大的負(fù)載開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此電路是由金屬片M，三極管放大RC延時(shí)及三極管開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成的觸摸延時(shí)電路。</p><p>　　VT1和VT2組成直接耦合的兩級(jí)放大電路，VT3構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路。當(dāng)無(wú)觸摸時(shí)，電信號(hào)為低電平，金屬片M和限流電阻R6接在VT1的基極，當(dāng)懸空時(shí)，VT1的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏,所以VT1處于截止?fàn)顟B(tài),VT2的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏,VT2處于截止?fàn)顟B(tài)，因此VT3也截止，LED中無(wú)電流流過(guò)而不發(fā)光。當(dāng)人

23、手觸摸金屬片M時(shí)，電信號(hào)為高電平,人體電荷經(jīng)R6流入VT1基極，VT1迅速導(dǎo)通將此瞬間電流放大后驅(qū)動(dòng)VT2飽和導(dǎo)通，使VT2的集電極電位降為低電平，并使VT3也隨之導(dǎo)通，LED中有電流流過(guò)而發(fā)光。此時(shí)，VT1的發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,所以VT1處于放大狀態(tài),VT2的發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)正偏,所以VT2處于飽和狀態(tài)。VT3同理VT2，處于飽和狀態(tài)。</p><p>　　在VT2瞬間飽和和導(dǎo)通的同時(shí)，集電極電流對(duì)電容C

24、快速充電至接近12V，但瞬間電流消失后，VT1和VT2截止，由于C分別與R3和VT3發(fā)射結(jié)及R2構(gòu)成放電回路的時(shí)間常數(shù)較大，使C所儲(chǔ)存的電荷放電比較慢，VT3在一段時(shí)間內(nèi)仍保持導(dǎo)通，LED繼續(xù)發(fā)光，知道VT3的集電極電流減小到不足以使LED發(fā)光。VT3導(dǎo)通的延遲時(shí)間主要由R2，R3和C的大小決定。如要進(jìn)一步增大延遲時(shí)間，可加大C容量。除上述主要因素外，VT2的β值大小.空氣的適度對(duì)延遲時(shí)間也有影響，為保觸摸時(shí)VT2迅速飽和，VT2管選擇

25、β值大的9013。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，用繼電器.可控硅等執(zhí)行原件取代R4，R5和LED，就可控制較大的負(fù)載。</p><p>　　1.3 元件的計(jì)算及選擇</p><p>　　1.3.1 觸摸感應(yīng)電路元件的選擇</p><p><b>　?。?）三極管的選擇</b></p><p&

26、gt;　　為提高感應(yīng)電路的靈敏度,VT2應(yīng)選高的三極管；VT1選擇穿透電流（ICEO）小的三極管，否則不觸摸時(shí)，也會(huì)使VT2導(dǎo)通工作。</p><p><b>　?。?）電阻的選擇</b></p><p>　　R2應(yīng)盡量大，這樣才能使當(dāng)有微弱的觸摸信號(hào)時(shí)電路就達(dá)到飽和。R2也是組成放大回路的元件，所以R2必須很大，R2取2.2MΩ。</p><p&

27、gt;　　VT2的集電極臨界飽和電流: </p><p>　　Ics=Ucc/=12/2200=0.005mA (1.1)</p><p>　　VT2的基極臨界飽和電流: </p><p>　　IBS=Ics/β=0.005/100=0.05µA (1.2)

28、 </p><p>　　為保證VT1順利導(dǎo)通，放大感應(yīng)電流，并使其工作在放大狀態(tài)，所以R1取值1KΩ，R6起保護(hù)作用，取1M。</p><p>　　1.3.2 開(kāi)關(guān)電路元件的選擇</p><p>　　（1）發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流</p><p>　　發(fā)光二極管的工作電流為5-10mA，導(dǎo)通壓降為2-3V，R5為限流電阻約為300Ω。

29、</p><p>　　（2）為使VT3導(dǎo)通時(shí)能向發(fā)光二極管提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，VT3由截止轉(zhuǎn)換為飽和，R4應(yīng)取足夠大，約為51KΩ。</p><p>　?。?）VT3導(dǎo)通時(shí)，ICS為發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流10mA。</p><p>　　IBS=Ics/β=10/100=0.1Ma (1.3)</p>

30、<p>　　IB≥IBS時(shí)，保證VT3飽和導(dǎo)通，IB取0.11mA</p><p>　　R3=(12-0.6-0.3)/0.11≈100KΩ (1.4)</p><p>　　1.3.3 定時(shí)電容的選擇</p><p>　　電容的放電回路為R2，R3 與C組成。</p><p><

31、b>　　時(shí)間常數(shù)為：</b></p><p><b>　　(1.5)</b></p><p>　　當(dāng)時(shí)間為時(shí),電容基本放電完畢，</p><p>　　C=30/3(R2//R3)≈105µF (1.6)</p><p><b>

32、　　取C=100µF。</b></p><p><b>　　1.4 元件表</b></p><p>　　表1.1 觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)元件表</p><p>　　1.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　1.5.1 觸摸感應(yīng)電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　首先連接VT1，

33、VT2，R1，R2，R6，R6懸空端連接一段導(dǎo)線代替金屬片M。接電源后，用電壓表測(cè)量VT2的集電極電位，在手觸摸M前后的變化，手觸摸M前為高電平，手觸摸M后為的電平。</p><p>　　1.5.2 開(kāi)關(guān)電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)試好后，斷開(kāi)電源。再連接VT3，R3，R4，R5，LED通電后，用手觸摸M，LED應(yīng)點(diǎn)亮。</p><p>　　1.5

34、.3 定時(shí)電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)試好后，斷開(kāi)電源。最后連接C。通電后，用手觸摸M，LED點(diǎn)亮后持續(xù)一段時(shí)間后熄滅。</p><p>　　1.6 燈點(diǎn)亮延遲時(shí)間調(diào)整的研究</p><p>　　（1）論述燈點(diǎn)亮延遲時(shí)間與哪些元件有關(guān)？</p><p><b>　　答：</b></p>

35、<p>　　調(diào)整元件C、R2，R3將影響燈點(diǎn)亮延遲時(shí)間。</p><p>　?。?）列出LED點(diǎn)亮延遲時(shí)間10S，30S，60S，90S，120S，180S時(shí)，R2 =3MΩ，R3=150KΩ元件取值的測(cè)試數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1.2所示：</p><p>　　表2.2 元件取值表</p><p><b>　　2 聲控閃光電路</b><

36、/p><p>　　2.1 總體方案的選擇</p><p>　　聲控閃光電路包括三個(gè)組成部分：發(fā)聲電路、控制電路、發(fā)光電路。</p><p>　　2.1.1 發(fā)聲電路的選擇</p><p>　　發(fā)聲電路的作用是將人的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)電容C1送到電路中，完成此功能只要一個(gè)電阻和一個(gè)電容。電路如圖2.1所示：</p>

37、<p>　　圖2.1 發(fā)聲電路圖</p><p>　　2.1.2 控制電路的選擇</p><p>　　控制電路的作用是把電信號(hào)經(jīng)電容C1送至三極管VT1基極進(jìn)行放大VT1、VT2組成兩級(jí)直耦式放大器，選取合適的R2與R5使無(wú)聲波信號(hào)時(shí)VT1剛好處于導(dǎo)通狀態(tài)，VT1集電極即VT2基極為低電平有聲波信號(hào)后就有音頻信號(hào)注入VT1的基極，其信號(hào)負(fù)半周就使VT1退出飽和區(qū)其集電極即V

38、T2基極電位升高，VT2導(dǎo)通。電路如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 控制電路圖</p><p>　　2.1.3 發(fā)光電路</p><p>　　發(fā)光電路的選擇是無(wú)聲波信號(hào)時(shí)，發(fā)光二極管不亮，光接受到聲波信號(hào)后發(fā)光二極管就點(diǎn)亮發(fā)光。電路如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 發(fā)光電路圖</p><p

39、>　　2.1.4 聲控閃光電路的電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的聲控閃光電路，如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 聲控閃光電路圖</p><p>　　2.2 電路的工作原理</p><p>　　聲控閃光電路主要由拾音器，晶體管兩極直接耦合放大電路和發(fā)光二極管等構(gòu)成。靜態(tài)時(shí)，VT1處于臨界

40、飽和狀態(tài)，=0.3V，Vbe2=0,所以VT2截止，那么＝Vcc，所以LED不發(fā)光。R1給電容話筒MIC提供偏置電流，當(dāng)話筒拾取室內(nèi)環(huán)境中的聲波信號(hào)后即轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)電容R1送至VT1基極進(jìn)行放大。VT1、VT2組成兩級(jí)直接耦合放大電路，電路雖然簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)巧妙。選取合適的R2、R5，使無(wú)聲波信號(hào)時(shí)，就有音頻信號(hào)注入VT1的基極，其信號(hào)的負(fù)半周將使VT1退出飽和，VT1的集電極即VT2的基極電位升高，VT2導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮發(fā)光。當(dāng)

41、輸入音頻信號(hào)較弱時(shí)，不足以使VT1退出飽和區(qū)，LED仍保持熄滅狀態(tài)。只有信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，發(fā)光二極管才點(diǎn)亮發(fā)光。所以，LED能隨著環(huán)境聲音（如音樂(lè)）信號(hào)的強(qiáng)弱起伏而閃爍發(fā)光。</p><p>　　2.3 元件的計(jì)算及選擇</p><p>　　2.3.1 發(fā)聲電路的選擇</p><p>　　只需微型MIC和使交流信號(hào)通過(guò)的電容R1，取4.7K和C1取1。</p&g

42、t;<p>　　2.3.2 控制電路的選擇</p><p><b>　?。?）三極管的選擇</b></p><p>　　為使聲控閃光電路的靈敏度高，VT1應(yīng)選擇值高的三極管VT2選擇穿透電流小的三極管，否則沒(méi)有聲音的時(shí)候VT1也將退出飽和狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）電阻的選擇</b></

43、p><p>　　為使聲控閃光電路可靠的工作只要有微弱的聲音VT1就到達(dá)飽和狀態(tài)，電阻R2必須很大所以選1MΩ。VT1的集電極飽和電流 </p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　為使VT1工作在放大狀態(tài)所以R3選10KΩ，R4起分壓的作用幾KΩ范圍內(nèi)即可，所以選4KΩ。</p><p>　　2.3.

44、3 發(fā)光電路的選擇</p><p>　　發(fā)光二級(jí)管的工作電流為5-10mA，導(dǎo)通壓降為2-3V為使VT2導(dǎo)通時(shí)能向發(fā)光二極管提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流并使VT2很容易由截止轉(zhuǎn)換成飽和狀態(tài)，R3取10KΩ。</p><p><b>　　2.4 元件表</b></p><p>　　表2.1 聲控閃光電路</p><p>　　2

45、.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　2.5.1 發(fā)聲電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　麥克的靈敏度和三極管的放大倍數(shù)值是有一定的離散性的，離話筒0.5米左右，用普通大小聲音講話。</p><p>　　2.5.2 控制電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　通電后先測(cè)試VT1的集電極電位，使其在0.2-0.4V之間，如果該電壓太低，則

46、施加聲音信號(hào)后，VT1不能退出飽和，VT2則不能導(dǎo)通；如果該電壓超過(guò)VT2的死區(qū)電壓，則靜態(tài)時(shí)VT2就導(dǎo)通。</p><p>　　2.5.3 發(fā)光電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　連通電源后，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管并沒(méi)有發(fā)光，先用萬(wàn)用表檢測(cè)發(fā)光二極管有沒(méi)有損壞，若沒(méi)有，在檢測(cè)發(fā)光二極管的正負(fù)有沒(méi)有接反。待發(fā)光二極管亮了以后，發(fā)現(xiàn)它并沒(méi)有因?yàn)槁曇舻拇笮《鸢l(fā)光二極管的變化，于是又用萬(wàn)用表測(cè)了

47、揚(yáng)聲器有沒(méi)有壞，也沒(méi)壞；檢查電路是否都導(dǎo)通。用萬(wàn)用表連接揚(yáng)聲器的一端，揚(yáng)聲器沒(méi)有響，說(shuō)明沒(méi)有焊接好，重焊，在檢測(cè)。最后當(dāng)人的說(shuō)話聲低于一定值時(shí)，彩燈不亮；當(dāng)人的說(shuō)話高低于一定值時(shí)，彩燈會(huì)隨著聲音的有無(wú)而不斷的閃爍。說(shuō)明設(shè)計(jì)完成。</p><p>　　2.6 對(duì)本題目的研究?jī)?nèi)容</p><p>　　(1)針論述燈點(diǎn)亮延時(shí)時(shí)間與哪些元件有關(guān)？</p><p>　　答：

48、調(diào)整元件C、、將影響燈點(diǎn)亮延遲時(shí)間。</p><p>　　(2)對(duì)該電路的看法</p><p>　　答：聲控閃光電路是通過(guò)改變聲音的大小和電路中電阻的阻值來(lái)完成的。由于R2的阻值交大，所以我們可以改變的R2阻值，為了方便起見(jiàn)可以在其中接滑動(dòng)變阻器RP，將RP從小到大慢慢改變，觀察現(xiàn)象。 </p><p>　　3 彩燈循環(huán)顯示電路</p><p&

49、gt;　　3.1 總體方案的選擇</p><p>　　三個(gè)組成部分：振蕩電路，計(jì)數(shù)器／譯碼分配器，顯示電路。</p><p>　　3.1.1 振蕩電路的選擇</p><p>　　主要用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)（脈沖信號(hào)）。因?yàn)檠h(huán)彩燈對(duì)頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高</p><p>　　低電平就可以了，且脈沖信號(hào)的頻率可調(diào)，所以采用555定時(shí)器組

50、成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 555定時(shí)器組成的振蕩電路圖</p><p>　　3.1.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器的選擇</p><p>　　計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)和寄存輸入脈沖個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在此電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器CD4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼

51、輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。</p><p>　　CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘

52、輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。</p><p>　　CD4017有10個(gè)輸出端（O0～O9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端～O5- O9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，～O5- O9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。</p>&l

53、t;p>　　圖3.2 CD4017引腳圖</p><p>　　3.1.3 顯示電路的選擇</p><p>　　主要由發(fā)光二極管組成，如圖3.3所示。當(dāng)CD4017的輸出端依次輸出高電平時(shí),驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管也依次點(diǎn)亮，產(chǎn)生一種流動(dòng)變化的效果。發(fā)光二極管要求驅(qū)動(dòng)電壓小一點(diǎn)，一般在1.66 v左右，電流在5 mA左右。彩燈的循環(huán)速度由脈沖源頻率決定。R、C構(gòu)成微分電路，用于上電復(fù)位。如有

54、興趣也可以把發(fā)光二極管換成各種顏色的彩燈，這樣循環(huán)起來(lái)就更加好看了。</p><p>　　圖3.3 CD4017與發(fā)光二極管組成的顯示電路</p><p>　　3.1.4 彩燈循環(huán)顯示電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的彩燈循環(huán)電路，如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 彩燈循環(huán)電路圖</p&

55、gt;<p>　　3.2 電路的工作原理</p><p>　　通電后電容經(jīng)，充電，當(dāng)大于2/3Vcc時(shí)，放電管導(dǎo)通，開(kāi)始放電；當(dāng)上的電壓小于1/3Vcc時(shí)，放電截止。電容又開(kāi)始充電。OUT從1→0→1振蕩起來(lái)。</p><p>　　放電回路：Vcc→→→ </p><p>　　τ＝0.7(//)

56、 (3.1)</p><p>　　放電回路：→→放電管的集電極 </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　IC是一塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器CD4017數(shù)字集成電路，當(dāng)CP端不斷輸入計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，其輸出端QO一Q9將會(huì)依次輸出高電平，從而使晶閘管依次開(kāi)通，所以彩燈VL1－VL10就會(huì)依次循環(huán)點(diǎn)亮，在視覺(jué)上就能

57、形成流動(dòng)感。時(shí)鐘脈沖發(fā)生器由555時(shí)基集成電路IC 組成，用555構(gòu)成多諧振蕩器，是自激振蕩電路，只要接通電壓便可起振輸出矩形脈沖信號(hào)，它只有兩個(gè)整態(tài)，沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，輸出脈沖由第3腳輸出直接送人IC的CP端，即第14腳，作為IC的計(jì)數(shù)脈沖。</p><p>　　3.3 元件的計(jì)算及選擇</p><p>　　3.3.1 振蕩電路元件的選擇</p><p>　　用CC4

58、011與非門和0.01uF的小電容與68KΩ的小電阻構(gòu)成RC振蕩電路。其中CC4011的電壓范圍為3-15v,輸入電壓為0-VDDv. </p><p>　　3.3.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器元件的選擇</p><p>　　計(jì)數(shù)器是用來(lái)累計(jì)和寄存輸入脈沖個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。在此電路中采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器CD4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)

59、現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。</p><p>　　CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端

60、，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。</p><p>　　CD4017有10個(gè)輸出端（O0～O9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端～O5- O9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，～O5- O9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　由此可見(jiàn)，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。</p><p

61、>　　3.3.3 顯示電路元件的選擇</p><p><b>　　彩燈循環(huán)的周期T</b></p><p>　　Twh=0.7(R1+R2)*C (3.2)</p><p>　　Twl=0.7R2*C (

62、3.3)</p><p>　　T=Twh+Twl=0.7(R1+2R2)* (3.4)</p><p><b>　　3.4 元件表</b></p><p>　　表3.1 彩燈循環(huán)顯示電路元件表</p><p>　　3.5 組裝與調(diào)試</p><p

63、>　　3.5.1 振蕩電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　按多諧振蕩電路工作的原理圖接好。接通電源，看多諧振蕩電路是否正常工作，如果不工作檢查RD端是否接高電平，RD端只有接高電平時(shí)555才工作。</p><p>　　3.5.2 計(jì)數(shù)器/譯碼分配器的組裝與調(diào)試</p><p>　　選用CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行十個(gè)彩燈的循環(huán)。</p>

64、<p>　　3.5.3 顯示電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)好后斷開(kāi)電源，按計(jì)數(shù)器CD4017的工作原理圖把十只發(fā)光二極管接入電路中，通電后，十只發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮。</p><p>　　3.5.4 電路調(diào)試的注意事項(xiàng)</p><p>　　第一： 測(cè)試之前要熟悉各種儀器儀表的使用方法，并仔細(xì)檢查，避免由于儀器儀表使用不當(dāng)或出現(xiàn)故障而作出錯(cuò)誤

65、的判斷；</p><p>　　第二： 測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先切斷電源，并作出相應(yīng)的處理，檢查無(wú)誤后才能從新通電；</p><p>　　第三： 測(cè)試儀器儀表和被測(cè)電路應(yīng)具有良好的共地。只有使儀器儀表和電路之間建立一個(gè)公共地參考點(diǎn)，測(cè)試的結(jié)果才準(zhǔn)確；</p><p>　　第四：測(cè)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和檢測(cè)，還要認(rèn)真記錄；</p>&

66、lt;p>　　第五：安裝調(diào)試應(yīng)具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和態(tài)度。</p><p>　　3.5.5 故障分析與處理</p><p>　　在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中，電路故障常常是不可避免的，分析故障現(xiàn)象和解決故障問(wèn)題可以大大設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐和動(dòng)手能力，首先要通過(guò)對(duì)原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過(guò)逐一測(cè)試找出故障所在區(qū)域，然后根據(jù)該區(qū)域的原理在進(jìn)行測(cè)量和分析，找出故障原因。&

67、lt;/p><p>　　如果是原來(lái)正常運(yùn)行的設(shè)備出現(xiàn)故障，起原因可能是元件損壞造成，或者發(fā)生局部短路或開(kāi)路，也可能是使用條件發(fā)生變化影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。</p><p>　　1．測(cè)試中常見(jiàn)的故障原因</p><p>　　a.實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符</p><p><b>　　b.元件不當(dāng)</b></p>

68、<p>　　c.設(shè)計(jì)原理不滿足要求</p><p><b>　　d.操作不當(dāng)</b></p><p>　　2．查找模塊內(nèi)部故障的基本步驟如下：</p><p>　　第一步：檢查用于測(cè)量的儀器儀表是否適當(dāng)；</p><p>　　第二步：檢查安裝的線路與原理圖是否一致；</p><p>　

69、　第三步：測(cè)量元件的電壓；</p><p>　　第四步：斷開(kāi)故障輸出端負(fù)載，檢查是否由于負(fù)載原因造成的故障；</p><p>　　第五步：檢查元件是否使用正確或已經(jīng)損壞。</p><p><b>　　4 四路搶答器</b></p><p>　　4.1 總體方案的選擇</p><p>　　4.1

70、.1 四路搶答器總體方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　搶答器具有鎖存、定時(shí)、顯示和報(bào)警功能。即當(dāng)搶答開(kāi)始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用發(fā)光二極管把選手的編碼顯示出來(lái)，接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定

71、時(shí)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(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。</p><p>　　4.1.2 四路搶答器的四個(gè)組成部分</p><p>　　搶答電路, 自鎖電路,報(bào)警電路,時(shí)序控制電路。</p><p>　　4.1.3 搶答電路的選擇</p><p>　　該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖定優(yōu)先搶答

72、者的編號(hào)，同時(shí)發(fā)光二極管顯示電路顯示搶答的選手；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無(wú)效。其工作原理為：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于“清除”時(shí)，CP端為低電平，四個(gè)輸出端全被封鎖在低電平，于是顯示器滅燈,此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)SB撥到“開(kāi)始”時(shí)優(yōu)先編碼器和鎖存器同時(shí)處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待編碼器的四個(gè)輸入端輸入信號(hào)。當(dāng)有選手按鍵時(shí)，CC4042的輸出經(jīng)譯碼后，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管顯示所按鍵選手。其他選手按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被

73、接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)選手回答完畢，主持人控制開(kāi)關(guān)SB是搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。電路如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 搶答電路原理圖</p><p>　　4.1.4 自鎖電路的選擇</p><p>　　CC4042的四個(gè)鎖存器電路，由公共時(shí)鐘選通，每個(gè)電路有互補(bǔ)緩沖輸出，所有輸出電特性一致，輸入端的數(shù)據(jù)在由M

74、選擇的CP電平期間傳送至Q，輸出端，當(dāng)M＝0，在0CP電平期間傳送；M=1，為1CP電平期間傳送，在上述定義的M和CP電平同時(shí)存在時(shí)，輸出跟隨數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)CP電平轉(zhuǎn)換時(shí)（M=0，為正；M＝1，為負(fù)）輸入端數(shù)據(jù)在CP轉(zhuǎn)換期間保持在輸出端，直至CP電平發(fā)生相反轉(zhuǎn)換。電路如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 自鎖電路原理圖</p><p>　　4.1.5 報(bào)警電路的選擇</p

75、><p>　　CC4011是二輸入正向邏輯與非門，CC4011所有輸入和輸出經(jīng)過(guò)緩沖，改善了輸入/輸出傳輸特性，使得由于負(fù)載容量的增加而引起的傳輸期間的變化維持到最小，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，電路振蕩，蜂鳴器發(fā)聲，反之，電路停振，蜂鳴器不發(fā)聲。電路如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 報(bào)警電路原理圖</p><p>　　4.1.6 時(shí)序控制電路</p>

76、;<p>　　時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：</p><p>　?。?）主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，搶答電路停止工作。</p><p>　　電路如圖4.4所示：</p><p&

77、gt;　　圖4.4 時(shí)序控制電路圖</p><p>　　4.1.7 四路搶答器的整體電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的搶答器電路，如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 四路搶答器電路圖</p><p>　　4.2 電路的工作原理</p><p>　　4.2.1 芯片簡(jiǎn)介

78、</p><p><b>　　(1)CC4042</b></p><p>　　CC4042的四個(gè)鎖存器電路，由公共時(shí)鐘選通，每個(gè)電路有互補(bǔ)緩沖輸出，所有輸出電特性一致，輸入端的數(shù)據(jù)在由M選擇的CP電平期間傳送至Q，輸出端，當(dāng)M＝0，在0CP電平期間傳送；M=1，為1CP電平期間傳送，在上述定義的M和CP電平同時(shí)存在時(shí)，輸出跟隨數(shù)據(jù)輸入。當(dāng)CP電平轉(zhuǎn)換時(shí)（M=0，為正；

79、M＝1，為負(fù)）輸入端數(shù)據(jù)在CP轉(zhuǎn)換期間保持在輸出端，直至CP電平發(fā)生相反轉(zhuǎn)換。如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 芯片CC4042引腳圖</p><p><b>　　(2)CC4011</b></p><p>　　CC4011引腳圖如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 芯片CC4011引腳圖&l

80、t;/p><p><b>　　4.2.2 原理</b></p><p>　　連通電路時(shí)先按SB為復(fù)位端，CC4011的1為選通門，當(dāng)無(wú)人按搶答鍵搶答時(shí)，四個(gè)發(fā)光二極管不亮，蜂鳴器不響。當(dāng)有人按搶答鍵搶答時(shí)，1腳輸入為高電平，蜂鳴器發(fā)聲,，搶答的選手發(fā)光二極管點(diǎn)亮。每次搶答結(jié)束都要按SB復(fù)位端。</p><p>　　4.3 元件的計(jì)算及選擇<

81、;/p><p>　　4.3.1 搶答電路的選擇</p><p>　　將四個(gè)開(kāi)關(guān)接入CC4042的四個(gè)輸入端,用C1的絕大部分導(dǎo)地,所以我們選100大電容,并選四個(gè)10KΩ電阻起保護(hù)作用。</p><p>　　4.3.2 自鎖電路的選擇</p><p>　　選一個(gè)開(kāi)關(guān)控制CP的電位,用四個(gè)三極管封鎖電路。</p><p>

82、;　　4.3.3 振蕩電路的選擇</p><p>　　CC4011為與非門,它的電壓范圍為3-15V,輸入電壓為0V。選0.01的小電容與68KΩ的小電阻構(gòu)成RC振蕩電路。</p><p>　　4.3.4 時(shí)序控制電路的選擇</p><p>　　選四個(gè)1KΩ的小電阻作為發(fā)光二極管的限流電阻。</p><p><b>　　4.4

83、 元件表</b></p><p>　　表4.1 四路搶答器元件表</p><p>　　4.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　4.5.1 按電路圖接線</p><p>　　連接好電路，電源電壓+5V, POL與GND連接，所以CP=0有效。</p><p>　　當(dāng)按下SB,芯片復(fù)位，測(cè)得：開(kāi)關(guān)連接40

84、42芯片的輸入端—與地之間的電壓為0V，4042的輸出端—端的電壓為0V，CP電壓為0，兩端電壓為0V，右側(cè)結(jié)點(diǎn)與地電壓為0V，=4.94V(的輸出端為負(fù)，的輸入端為正)，蜂鳴器兩端電壓為0V。</p><p>　　當(dāng)搶答時(shí)，其中的第一個(gè)到達(dá)者的4042輸入端Dx電壓即為5.05V，其余的仍為0，對(duì)應(yīng)的第一個(gè)到達(dá)者的輸出端Qx電壓=3.89V，其余的仍為0，此時(shí)CP端電壓為3.44V，兩端電壓仍為0，右側(cè)結(jié)點(diǎn)與地

85、電壓為3.44V，=1.95V(此時(shí)電容開(kāi)始放電)，蜂鳴器兩端電壓變?yōu)?.21V。蜂鳴器響，其中的第一個(gè)到達(dá)者對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮。而對(duì)隨后到來(lái)的其他信號(hào)不再作出反應(yīng)。</p><p>　　4.5.2 單元電路檢測(cè)</p><p>　　觀察選手搶答時(shí)鎖存器輸出是否控制其時(shí)鐘脈沖的通斷，從而判斷是否自鎖了其他選手的搶答信號(hào)。搶答信號(hào)到BCD碼的轉(zhuǎn)化可將轉(zhuǎn)化邏輯的輸出與真值表對(duì)照檢查，看設(shè)計(jì)是

86、否正確。</p><p>　　揚(yáng)聲器受主持人開(kāi)始、搶答信號(hào)、計(jì)時(shí)器到零控制，可分別檢測(cè)。</p><p>　　4.5.4 系統(tǒng)連調(diào)</p><p>　　給整個(gè)系統(tǒng)上電，主持人給開(kāi)始信號(hào)，對(duì)選手給搶答和沒(méi)有搶答分別進(jìn)行測(cè)試，觀察定時(shí)顯示和搶答顯示的顯示結(jié)果。</p><p><b>　　附錄A</b></p>

87、<p>　　圖A1 觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)原理圖</p><p><b>　　附錄B</b></p><p>　　圖B1 聲控閃光電路原理圖</p><p><b>　　附錄C</b></p><p>　　圖C1 彩燈循環(huán)顯示電路原理圖</p><p><b&

88、gt;　　附錄D</b></p><p>　　圖D1 四路搶答器電路原理圖</p><p><b>　　附錄E</b></p><p>　　圖E1 四路搶答器PCB圖</p><p><b>　　附錄F</b></p><p>　　圖F1 彩燈循環(huán)PCB圖&