智力竞赛抢答器的制作与调试.doc

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1、电子工艺实训报告实训课题 智力竞赛抢答器的制作与调试 学号 * 年级 * 学院 * 专业 * 姓名 * 指导教师 * 一实训目的(1) 学习识别简单的电子元件与电子线路；(2) 学习并掌握抢答器的工作原理；(3) 按照图纸焊接元件，组装一台抢答器，并掌握其调试方法。二实训器材(1) 电烙铁：由于焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁。(2) 螺丝刀、镊子等必备工具。(3) 焊锡丝，由于锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。 (4) 三节5号电池。三实训概要（一）电路元件选择为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1) 尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，

2、功能强的芯片可以代替若干普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下降，并不一定比若干普通芯片价格的总和高。(2) 留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小的修改或扩展而被迫进行全面返工。(3) 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用AT89C51单片机。(4) I/O端口，在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件电路设计就预留出一些

3、I/O端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就派上用场了。（二）发抢答器装配零件，检查和熟悉各种零件老师让我们多次熟悉抢答器的电路图和熟悉电路元件，并调试元器件的好坏。这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器仪表，和识别检测常用的电子元件。这一天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容。电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直流、交流旁路和组成振荡电路等，

4、电容的标注分为直接标注和色标法。通过学习，我明白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注14位整数时，其单位是pF，标注为小数时，其单位是F。也有用三位数字表示容量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率（10m），当第三位是9时，则对有效数字乘以0.1。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象，两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放电正常

5、，指针能回到，说明电容没短路，可视为电容完好。现在说明在模拟电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反向截止，可以判断管子的好坏。 (三)熟悉抢答器的装配图 图1 抢答器的组成框图我们在实验里认真熟悉抢答器的电路板的装配图。图2原理框图(四)焊接各种零件这一天，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，但毕竟没有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作抢答器的成败。因此对电烙铁这一关我们

6、是不敢掉以轻心的。影响焊接质量主要取决于焊接工具、焊锡丝和焊接技术。对焊接工具和焊锡丝这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊二极管，然后是四个芯片，焊接时注意二极管的极性，管脚要放入相应位置。四 实训原理四路抢答器实现功能四路抢答器具有清零和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。优先判断、编号锁存，通过LED显示。当一轮抢答之

7、后，最先抢答选手的LED点亮，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作复位状态按键S5。根据电路原理图，四路按键S1，S2，S3，S4对应的显示灯是D1，D2，D3，D4。74HC175的时钟由555振荡电路产生。初始状态：当有时钟信号输入到CLK引脚时，D触发器的输入等于输出，四路输入引脚为低电平，输出引脚Q端输出低电平，三极管Q1，Q2，Q3，Q4截止。发光二极管D1，D2，D3，D4处于熄灭状态。抢答状态：当主持人宣布抢答有效，选手按键抢答，假设1号选手最先按下S1键，D触发器的输入D1等于输出Q1（高电平），三极管Q1导通，发光二极管D1点亮。此时，/Q1引脚输出电平到74LS2

8、0（4路与非门），时钟信号被锁存，74LS20输出端一直为高电平。D触发器停止工作，其它选手按键无效。复位状态：再次抢答，主持人按下键S5是D触发器复位，回到初始状态。五 电路调试检测调试步骤：（一）、检查与调试上电前的检测，用万用表测量电源输入的+5V脚和GND脚，确保它们之间没有短路才可进行下面的检测。四路按键S1，S2，S3，S4对应的显示灯是D1，D2，D3，D4。当按下S1键时，D1亮，再按S2,S3,S4键无效，直到按下复位键S5。当按下S2键时，D2亮，再按S1,S3,S4键无效，直到按下复位键S5。当按下S3键时，D3亮，再按S2,S1,S4键无效，直到按下复位键S5。当按下S

9、4键时，D4亮，再按S2,S3,S1键无效，直到按下复位键S5。（二）、调试中遇到的问题1.稍微复杂，焊接该电路所需要的导线需要很多；再者在焊接电路过程中必须确保每一步焊接的电路正确，是电路搭接美观实用；最后是通过使用万用表来检测焊接电路的正确性。2.焊接电路得保证焊点没有虚焊，为此我们焊接速度比较慢，谨慎焊接，保证每个焊点都没有虚焊。3.在用示波器检测蜂鸣器输出端信号时候，发现信号残缺，后经过排故发现有一根导线脱焊，为此我们小组同学又重新焊接。后来再测试发现信号没有残缺。电路的特点和方案的优缺点： (1) 可靠性：整个实验电路分为四个部分，在实验的过程中，每一部分都经过了仔细的检测，各部分功

10、能完好；通过焊接搭接将各部分按电路图连接成完整的抢答器电路，经过检测，连接无误，最终实现抢答器的功能，保证了抢答器电路的可靠性。(2) 易测性：抢答器电路由四部分构成，在实验的过程中，依次完成每部分，如果出现什么问题，可以随时检测该部分的功能或连线是否出现故障。(3)实验改进：该电路只是用发光二极管显示结果，没有声音，没有显示，应该还要接入一个蜂鸣器和LED显示器。六 心得体会通过本次设计，我深刻体会到学术研究的严谨性、规范性，掌握了基本的研究方法，逐渐形成了较强的自主学习能力。本设计是在刘怀强老师精心指导下完成的。刘老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，

11、严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响很大，并将积极影响我今后的学习和工作。本设计的顺利完成，离不开各位老师、同学、朋友的支持、帮助。大家多次进行设计难题的讨论与分析，这样为本设计的进一步完善提供了帮助。在此，向老师、同学表示感谢。最后还要感谢学院、系为我们提供了一个良好的学习氛围和人文环境，这对我们以后的学习、工作、生活具有重要影响。这次课程设计我选择的题目是“四路抢答器的设计与制作”，要求用数字逻辑电路或者单片机应用系统进行设计，总体上来看，利用数字电子电路来设计电路能够对各单元电路的功能和设计都可以有更加充分的了解，帮助数电知识的巩固，开始的时候我选用数字电路来设计，虽然绘制电路原理图比较容易，但由于电路元件用的相对多，即使原理明白，不过在实际制作实物时跳线用得很多，而且电路的成功也很难确定，因此最后我都是选用单片机应用系统设计，因为之前进行数字电路设计时对电路的原理有了明确的了解，且这个学期也进行了单片机的基础学习，从而可以结合实际应用，掌握单片机的应用和软件、硬件的综合设计。通过这次课程设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了进一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。附电路图