多路控制开关电路设计

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月目录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........................................................................................................12.1多路控制开关电路设计的原理..................................................................................................13多路控制开关电路设计方案实施........................................................................................................23.1多路控制开关电路单元模块功能及电路设计..........................................................................23.2多路控制开关电路电路参数计算及元器件选择......................................................................43.3多路控制开关电路系统整体电路图.........................................................................................83.4元器件清单................................................................................................................................84多路控制开关电路设计的仿真实现（或者硬件制作与调试）........................................................94.2多路控制开关电路设计仿真实现...........................................................................................104.4多路控制开关电路设计数据分析...........................................................................................115.多路控制开关电路实物设计...............................................................................................................115.1设计过程...................................................................................................................................115.2硬件实现...................................................................................................................................126.总结及心得体会.................................................................................................................................127.参考文献.............................................................................................................................................128.附录.................................................................................................................................................13课程设计报告第1页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。抢答器应具有互锁功能，某组抢答后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课程设计报告第2页图一总电路图二原理图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：课程设计报告第3页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，锁存器DA~DDQA~QGLE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：图四锁存器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DA~DD的高电平直接送到相应的输出端QA~QG,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S1~S8中有一个先按下时，其对应的D端为低电平，次低电平送到课程设计报告第4页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：图五数码管输出的高电平和低电平分别输入共阴极数码管a~g，显示0~8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CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，用于驱动共阴极LED课程设计报告第5页（数码管）显示器的BCD码-七段码译码器。图七译码器A0~A3：二进制数据输入端/BI：输出消隐控制端LE：数据锁定控制端/LT：灯测试端Ya~Yg：数据输出端VDD：电源正VSS：接地课程设计报告第6页真值表：其中abcd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～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300Ω的限流电阻。2.LM555CM课程设计报告第7页图八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：1GND地线2TR触发3OUT输出4RES复位5CV控制电压6TH阀值7DIS放电8VCC电源3.共阴极数码管：数码管的一种是半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。图九数码管课程设计报告第8页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图十一整体图3.4元器件清单课程设计报告第9页4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“ElectronicDesignAutomation”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，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评