四路竞赛抢答器设计与仿真。

一、设计题目：四路竞赛抢答设计与仿真

二、设计要求

设计并仿真能容纳四组参赛队参赛的声光显示抢答器，要求：

1）主持人按下复位后，允许开始抢答，

2）有人抢答成功，即发出光、声报警信号，并封锁其他参赛队抢答信号的输入

主要器件

1）74LS175、74LS04；

 2）发光二极管、蜂鸣器、三极管等。

三、题目分析

为达到设计要求可以有两种方案可以选择

方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。

方案2：采用集成4D触发器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。

经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改进。智力竞赛是在竞赛中分成几组参加，我设计的为四组，这时针对主持人提出的问题，各组一般进行抢答，对于抢答，需要一种逻辑电路抢答器作为裁判员。先由主持人控制主电路，各组再进行抢答，优先抢答者抢到并回答问题解除抢答信号后，电路才恢复下一次抢答。

以下是我设计的智力竞赛抢答器的主要设计思路：主持人控制开关接地与四组开关接5V电压，我集成4D触发器74LS175，起到优先抢答的作用。利用当其中一组抢答即对应的开关关闭，对应的锁存输入端为高电平，对应的输出端也为高电平，经过与门，实现锁存功能。这样，当一组抢答时其它组就被屏蔽了。举个例子来说，若一组得到抢答权，则由于接上电压该组输出高电压，又由于锁存器的锁存原因，其它二组，三组，四组输出的为低电平，与一组相连的发光二极管会发光，同时通过或非门与报警电路相连，使之发出连续响声。因为由两个或门与译码器连接，译码器是输入高电平有效，而第一组输出高电平时，对应的LED亮，说明改组拥有回答问题的权利。当主持人的控制开关复位时，各组的抢答者就开始抢答，当主持人的控制开关清零复位时，开始下一轮抢答。

以上就是我设计的竞赛抢答器的设计思路。

四、总体方案

1根据设计要求和题目分析本次设计的四路抢答器总共有2个部分。

第一部分：抢答电路。 ：

包含（1）四组参赛者用的抢答按钮

（2）产生时钟脉冲的电路

（3）显示不同灯光的电路

（4）主持人使用的清零开关电路。

第二部分：蜂鸣器报警电路。

说明：我们设计的四路竞赛抢答器主要有两部分组成，一部分是抢答电路，二部分是报警电路，第一部分可以实现参赛者的抢答和对其他参赛者信号的封锁作用，还有主持人的清零作用。第二部分起报警作用。

2原理说明

电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器，它的清零端和时钟脉冲是四个D触发器公用的。

(1) 按照电路图连接电路。

(2) 抢答前先清零，四个发光二极管LED都不亮扬声器不响。同时时钟脉冲CP可以经过与门1进入D触发器的CP端。此时触发器的状态不变。

(3) 抢答开始，若A首先被按下，相应的红光二极管亮；同时扬声器响。同时，时钟脉冲CP不能进入D触发器。由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。

(4) 抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。

五、具体实现

（1）总体方框图

说明：有四组参赛选手A、B、C、D参加竞赛，当主持人用手中的清零开关清零后，宣布四位参赛者开始抢答，一旦A、B、C、D参加竞赛者中的一位首先按下抢答开关后，它所对应的LED变亮，A参赛者对应红色的LED，B对应黄色的LED，C对应绿色的LED，D对应蓝色的LED.在灯亮的同时凤鸣器发出声音说明有参赛者已经抢答。同时CP时钟脉冲不发出脉冲进入集成4D触发器，其余三位参赛者手中的按钮将不起作用，信号也不再输出，使其他三位参赛者没法抢答。知道主持人按清零开关并复位宣布下一轮抢答开始为止。

（2）原理图

说明（1）A、B、C、D参赛者对应的抢答按钮向下为抢答，在上为没有抢答。

（2）A、B、C、D四位选手对应的LED颜色为红黄绿蓝

（3）主持人开关向下为清零，向上为复位，主持人清零复位后四位选手才能开始抢答。

六、各部分定性说明以及定量计算

    1抢答电路 （电路如图2所示）

包含（1）四组参赛者用的抢答按钮电路

（2）产生时钟脉冲的电路

（3）显示不同灯光的电路

（4）主持人使用的清零开关电路。

所以该电路有4个功能：

一是分辨出选手按键的先后，同时译码显示电路使其对应的LED发亮。

二是要使其他选手随后的按键操作无效。

三是主持人可以对电路清零。

四是由一个CP脉冲产生脉冲电路。

（3）抢答电路图

工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，与门1输出端为低电平给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在一起，使得U1输出端为高电平给D触发器，于是D触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经D触发器触发锁存再经过译码器74LS175译码，把相应的信号显示在LED上。另外，当选手按键后，抢答器的锁紧回路发挥作用使CP脉冲停止产生脉冲，           从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。        

定量计算：经过对设计要求的分析以及多次的定量计算最后得出选用下列原件能满足设计要求。

（1）  非门电路选用74LS04d集成芯片。

（2）  4D触发器选用74LS175D集成4D触发器。

（3） 阻值为50欧的电阻。

（4）+5V电压源

（5）5V/1KZH的CP时钟脉冲。

2报警电路

由非门电路、三极管、电阻和蜂鸣器构成的报警电路，当主持人宣布抢答后当有选手抢答后蜂鸣器发出声响，起报警作用。

（4）报警电路图

工作原理:当有抢答者抢答后集成4D触发器发出信号由非门产生一个高频信号1，经过三极管放大该信号使蜂鸣器收到信号，蜂鸣器收到高频信号，并发出一声蜂鸣声，说明有选手按了抢答按钮。

直到下次抢答开始蜂鸣器才能发出蜂鸣声。

定量计算：经过对设计要求的分析以及多次的定量计算最后得出选用下列原件能满足设计要求。

   (1)4.7千欧电阻

（2）NPN三极管

（3）蜂鸣器的频率为200HZ

七、实验仿真

采用虚拟电子实验室10.0].NI.Multisim.V10.0.1.软件

把设计的电路图绘制在软件中，并运行，得到的仿真结果和设计电路的要求一样，当按下清零开关5后红黄绿蓝四个LED都没有亮，蜂鸣器也没有发出声音，清零后恢复。当A首先按下按钮后红色LED发亮，同时发出蜂鸣声音。此时B、C、D再按下抢答按钮，黄绿蓝色的LED都不会再亮，直到清零开关清零回复后B、C、D三人第一个按下按钮，它们相对应颜色的LED才会发亮。同理当按下清零开关又复位后，B或C或者D中的第一个人按下开关所对应的LED才会亮，并发出蜂鸣声，而其他人随后按下按钮所对应的LED不会发亮也不会发出蜂鸣声。

八、元器件清单

   

九、设计心得体会

电子课程设计是本学期最后的一门课程设计，时间安排到接近期末考试前两周，所以时间紧迫任务也十分的艰巨，但不管怎样我们仍然得认真对待，本次设计我选择的是数字智力竞赛抢答器的设计，这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，使我对与非门以及集成电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握。

完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，因为以前没有过类似的课程设计，也没有使用过虚拟电子实验室软件甚至都没有听说过它的存在，所以起初不知该从何下手，后来仔细阅读设计的题目和要求，阅读设计指导书，再到图书馆和网上查找资料，同时对软件的不但熟悉和联系总算是有点眉目了。慢慢的终于知道了如何下手，后面的工作就容易一些了，万事开头难啊，和同学们在一起，不明白的地方可以随时问，互相帮助，完成课程设计，这样的一段经历，或许是我在完成课程设计的同时，收获的一份财富。同时这次的设计也激发出了我的刻苦钻研精神，通过刻苦的钻研，我很好的学会了虚拟电子实验室软件而且还把自己设计总电路图用仿真软件绘出来，重要的是最后的仿真结果还达到了设计的要求。

这次设计终于落下了帷幕，虽然时间不长很紧张，但让我真的学到了不少受益终生的知识和

认识，它不仅丰富了我的知识，更让我看到了实际上的应用。在我的成长之路上留下了深深的脚

印。虽然时间紧张，工作量大，身心劳累，但学到的知识和设计的经验确实使自己提高了很多。而这些经验都会伴随着我今后的学习，也为我们以后完成毕业设计打下基础。

十、参考文献

[1] 孙余凯、吴鸣山、项绮明 等编.555时基电路识图.北京.电子工业出版社.2006

[2] 杨崇志.特殊新型电子元器件手册.沈阳.辽宁科学出版社.2005

[3] 董平.电子技术实验.北京.电子工业出版社.2003

[4] 熊宝辉.电子技术基础.沈阳.水利电力出版社.1991

[5] 付植桐.电子技术.北京.高等教育出版社.2004

[6] 戴士弘.模拟电子技术实验与实习.北京.电子公寓出版社.1998

[7] 侯大年.数字电子技术.北京.电子工业出版社.1999

[8] 施齐云.数字电路实验与课程设计.哈尔滨工程大学.2001

[9] 胡汉章.数字电路分析与实践.中国电力出版社.2009

[10]李中发.电子技术.中国水利出水电版社.2009

十一、总电路图

十二、成绩考核

 

第二篇：数字式竞赛抢答器的设计与制作

目录

摘 要…………………………………………………………………………………2

第1章 概    述

1.1 抢答器的应用………………………………………………………………4

1.2抢答器的基本功能与扩展功能………………………………………4    1.3数字式抢答器的性能指标与技术要求……………………………………5

第2章 系统方案的确定

 2.1系统方案的论证与比较……………………………………………………6

 2.2数字显示方案的设计………………………………………………………7

 2.3电 源…………………………………………………………………………9

第3章 数字显示方案的结构设计…………………………………………………10

第4章 元器件分析

   4.1电 阻………………………………………………………………………14

 4.2电阻色环标法………………………………………………………………14

 4.3二极管………………………………………………………………………14

第5章 安装和调试

 5.1调试前的直观检查…………………………………………………………16

 5.2调试方法……………………………………………………………………16

 5.3调试中注意事项……………………………………………………………17

结束语……………………………………………………………………………19

致  谢……………………………………………………………………………20

参考文献…………………………………………………………………………21

数字式竞赛抢答器的设计与制作

作者:杜锋

【摘要】

本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。随着电子技术的发展，它在各个领域的应用也越来越广泛。人们对他的认识也逐步加深。人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。如：智能抢答器的设计与制作。抢答器是竞赛问答中一种常用的必备装置,从原理上讲,它是一种典型的数字电路。

数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；主持人按开始按钮示意开始，以上两部分组成主体电路。本课题主要是由数字电路形成实现其功能，以LED显示器显示出来，以CD4511为主控元件，实现其抢答功能。

【关键词】

抢答器   数字式   CD4511

前  言

在高新技术日新月异的今天，科学技术已经成为整个社会发展的源动力，电子领域的发展更是令人目不暇接，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，遍迹了千家万户，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 使设计越来越受到人们的重视，通过设计。可以设计出更好更新的科技产品，这将给科技的发展带来很好的积极作用，也使科技的水平得到一定的高。

智力竞赛作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。

第一章 概述

1．1抢答器的应用

工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。为解决这个问题，我们小组准备就本次大赛的机会制作一个低成本但又能满足学校需要的八路数显抢答器。

1．2抢答器的基本功能与扩展功能

1.基本功能：

（1） 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~S7表示。
    （2） 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
    （3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

2.扩展功能：

1．抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。

当主持人启动“开始”开关后，定时开始绿灯亮红灯灭允许作答，定时结束绿灯灭红灯亮不得做作答。

2．可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。

3．在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个犯规式电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。

4．如果提供相应的器材及时间上的宽限，我想我们已定可以完成上述扩展功能，进一步完善我们的作品。

1．3数字式抢答器的性能指标与技术要求

1.3.1设计任务与要求：

1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。

第2章 系统方案的确定

2．1系统方案的论证与比较

（一）用硬件实现的八路数字定时抢答器

 

系统方框图，细箭头表示控制，粗箭头表示数据流向

要求:
（1）数字式抢答器基本功能：

1.设计制作一个可容纳八组参赛的数字式抢答器，每组设一个抢答按钮供抢答者使用。
    2.电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出音响。此时,电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。
    3.抢答器具有定时抢答功能，时间由主持人设定。主持人启动“开始”键后，定时器立即减计，并显示。
    4.参赛选手在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间。
    5.如果定时抢答的时间已到，没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行封锁，禁止超时后抢答。

(2)扩展功能：

    1.设置计分功能。每组在开始时预置成100分，抢答后由主持人记分，答对一次加10分,否则减10分。
    2.设置犯规惩罚功能。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别，禁止下一回合的抢答。
(二) 由CD4511与LED数码显示器组成的抢答器

整体系统结构如下：

 

该课题主要是由数字电路的形式来实现整个电路的控制功能，以七段数码显示器作为其显示电路的元件，以CD4511译码器为主控制元件，实现其抢答器的抢答功能。

综上所述：上面两种方案均属于制作抢答的制作方案，但第一种相对来说较复杂，技术指标要求较高，很难达到所要求的指标，而第二种方案较为简单，元器件属于常见的类型，此设计是我们所学知识的综合应用，该电路设计介绍了一种以CD4511芯片和数码管为核心的八路数字抢答器系统,分别从硬件和软件两方面阐述了该控制系统的设计方法,并经过调试和运行使该系统达到预期目标，具有反应快、功能齐全、实用性强的特点,所以我们选择了第二种方案。

2．2 数字显示方案的设计

2．2．1抢答器的工作原理

如下2.2.2电路原理图所示，集成电路CD4511是数码显示抢答器的主要部分。这是一块BCD-7段锁存/译码/驱动电路。它的1、2、6、7脚为BCD码输入端。第9～15脚为显示输出端。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。S1～S8为8人抢答按键，CD4511是BCD码7段译码器，二极管D1～D8用于对抢答键进行BCD编码。初始状态下，CD4511驱动LED数码管显示为0，即a、b、c、d、e、f这六个笔画为1，仅g笔画为0，现将g笔画信号用三极管Q1反相，这样，在初始状态下，7段译码器CD4511处在译码状态，这时按键信号可以输入。又因显示除0以外的其他数字时，a～g这7个笔画信号至少有一个是0，相应地，7段译码器CD4511处于锁存状态。所以当某一按键按下时，使7段译码器CD4511将已键入的数字锁存显示。这样，后按下的键就不起作用了，数码管就只显示最先按下的键号，起到了抢答的作用。16脚接电源正极，8脚接电源负极。

2.2.2电路原理图

数字式抢答器电路图

2．3 电源

2.3.1变压器的定义及其特性参数

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

电源变压器的特性参数   
（1）工作频率
    变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。
（2）额定功率
    在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。
（3）额定电压
    指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。
（4）电压比
   指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。
（5）空载电流
    变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。
（6）空载损耗
    指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。
（7）效率
    指次级功率P₂与初级功率P₁比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。
（8）绝缘电阻
    表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

第3章 数字显示方案的结构设计

主题电路的设计

（一）CD4511引脚资料：

 

图3.1 芯片CD4511

CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。

CD4511引脚图：

            

 其功能介绍如下：
    BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
    LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
    LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
    A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
    a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。

CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。

1. CD4511的引脚
    CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如上图所示。
    各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示   a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
2. CD4511的工作原理

1. CD4511的工作真值表如下：

2．锁存功能

译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。
    当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2导通，此时有锁存作用。
3.译码
    CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数 据B、C进行组合，得出、、、四项，然后将输入的数据A、D一起用或 非门译码。
4.消隐
    BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。
    消隐输出J的电平为
                        J= =（C+B）D+BI
    如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D
    据上式，当输入BCD代码从1010---1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。

选用共阴极数码管，对于 CD4511 ，它与数码管的基本连接方式如下图 ：

数码管使用条件：

a、段及小数点上加限流电阻。

b、使用电压：段：根据发光颜色决定；   小数点：根据发光颜色决定。

c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA  峰值电流 100mA。

 

数码管使用注意事项说明：

（１）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；

（２）焊接温度：２６０度；焊接时间：５Ｓ；

（３）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。

第4章 元器件分析

1、电 阻

电阻（Resistor）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。但在实际手机维修中，很少出现电阻损坏，除少数机型的一些电阻外，也很少去关心电阻的阻值。着重注意的是电阻是否虚焊，脱焊。

2、电阻色环标法

电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即：101——表示电阻的阻值为100Ω； 102——表示电阻的阻值为1KΩ； 103——表示电阻的阻值为10KΩ； 104——表示电阻的阻值为100KΩ； 105——表示电阻的阻值为1MΩ； 106——表示电阻的阻值为10MΩ。

3、二极管工作原理，特性和应用

工作原理：

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
    当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
    当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。
    当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
    特性：

    二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。
    １.正向特性
    在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。
    2.反向特性
    在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。

应用：

1、整流二极管
    利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
    2、开关元件
    二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
    3、限幅元件
    二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

第5章  安装和调试

实践表明，一个电子装置，即使按照设计的电路参数进行安装，往往也难于达到预期的效果。这是因为在设计时，不可能周全地考虑各种复杂的客观因素（如元件值的误差，器件参数的分散性,分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。调试的常用仪器：万用表。

5.1 调试前的直观检查

电路安装完毕，先不要接通电源进行初步检查。

1、连线是否正确

检查电路连线是否正确，包括错线（连线一端正确，另一端错误）、少线（安装时完全漏掉的线）和多线（连线的两端在电路图上都是不存在的）。查线步骤：1.按照电路图检查安装的线路；
2.按照实际线路来对照原理电路进行查线。

2、元器件安装检查

检查元、器件引脚之间有无短路；连接处有无接触不良；二极管、三极管、集成器件和电解电容极性等是否连接有误。
    电源供电与信号源连线，检查电源供电（包括极性）、信号源连线是否正确。
    电源端对地（┸）是否存在短路，在通电前，断开一根电源线，用万用表检查电源端对地（┸）是否存在短路。
    若电路经过上述检查，并确认无误后，就可转入调试。

5.2  调试方法
    调试包括测试和调整两个方面。所谓电子电路的调试，是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量一判断一调整一再测量的反复进行过程。
调试方法通常采用先分调后联调（总调）。
    我们知道，任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成。
1、通电观察
    把经过准确测量的电源接入电路。观察有无异常现象，包括有无冒烟，是否有异常气味，手摸元器件是否发烫，电源是否有短路现象等。如果出现异常，应立即切断电源，待排除故障后才能再通电。然后测量各路总电源电压和各器件的引脚的电源电压，以保证元器件正常工作。
   通过通电观察，认为电路初步工作正常，就可转入正常调试。
2、静态调试
    交流、直流并存是电子电路工作的一个重要特点。一般情况下，直流为交流服务，直流是电路工作的基础。因此，电子电路的调试有静态调试和动态调试之分。静态调试一般是指在没有外加信号的条件下所进行的直流测试和调整过程。例如，通过静态测试模拟电路的静态的工作点，数字电路的各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系等，可以及时发现已经损坏的元器件，判断电路工作情况，并及时调整电路参数，使电路工作状态符合设计要求。
3、动态调试
    动态调试是在静态调试的基础上进行的。调试的方法是在电路的输入端接入适当频率和幅值的信号，并循着信号的流向逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标。发现故障现象，应采取不同的方法缩小故障范围，最后设法排除故障。
    测试过程中不能凭感觉和印象，要始终借助仪器观察。使用示波器时，最好把示波器的信号输入方式置于“DC”挡，通过直流耦合方式，可同时观察被测信号的交、直流成分。
    通过调试，最后检查功能块和整机的各种指标（如信号的幅值、波形形状、相位关系、增益、输入阻抗和输出阻抗等）是否满足设计要求，再进一步对电路参数提出合理的修正。

5.3调试中注意事项
    调试结果是否正确，很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证调试的效果，必须减小测量误差，提高测量精度。为此，需注意以下几点：
    正确使用测量仪器的接地端。凡是使用地端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不仅会使放大器的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。根据这一原则，调试发射极偏置电路时，若需测量V_CE。不应把仪器的两端直接接在集电极和发射极上，而应分别对地测出V_C、V_E，然后将二者相减得V_CE。若使用干电池供电的万用表进行测量，由于电表的两个输入端是浮动的，可直接跨接到测量点间。

    测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。因为，若测量仪器输入阻抗小，则在测量时会引起分流，给测量结果带来很大误差。
    测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽。例如，MF－20型万用表的工作频率为20～20000 HZ。如果放大器的f_H =100 kHZ，我们就不能用 MF－20来测试放大器的幅频特性，否则，测试结果就不能反映放大器的真实情况。
    要正确选择测量点。用同一台测量仪器进行测量时，测量点不同，仪器内阻引进的误差大小将不同。例如，对于图5．1．1所示电路，测C1点电压V_Cl时，若选择E2为测量点，测得V_E2，根据V_Cl＝V_E2＋V_BE2求得的结果，可能比直接测Cl点得到的V_Cl的误差要小得多。所以出现这种情况，是因为Re2较小，仪器内阻引进的测量误差小。

图5.1.1 被测电路

测量方法要方便可行。 需要测量某电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流,因为测电压不必改动被测电路，测量方便。若需知道某一支路的电流值，可通过测取该支路上电阻两端的电压，经过换算而得到。
    调试过程中，要认真观察和测量善于记录。记录的内容包括实验条件，观察的现象，测量的数据、波形和相位关系等。只有有了大量的可靠的实验 记录并与理论结果加以比较，才能发现电路设计上的问题，完善设计方案。
    调试时出现故障，要认真查找故障原因，切不可一遇故障解决不了就拆掉线路重新安装。因为重新安装的线路仍可能存在各种问题，如果是原理上的问题，即使重新安装也解决不了问题。我们应当把查找故障，分析故障原因，看成一次好的学习机会，通过它来不断提高自已分析问题和解决问题的能力。

                                                                                      

结束语

在当今一个充满机遇与智慧的社会，要想占有一席之地，那么需要有付出艰辛的努力和不怕困难的心理准备。

做毕业设计期间设计的数字抢答电路原理图和各部分的原理功能，经过多次的修改和整理。在制作中，对元器件的了解不是很深，在通电调试过程中，直接导致了元器件的烧毁、正负极接反导致该元件不起作用等。经过一段时间的查资料，了解了每个元器件的性质和作用，及有利于帮助电路的完成。

通过这半个月的学习，虽然时间不长但我感觉有很大的收获，通过学习使自己对课本上的知识进一步了解加深，能够充分利用图书馆的资料，增加了除课本以为的许多知识。增强了自己对电路图的认识，加深了解了电路图每一部分的作用及其是如何工作的。通过这次毕业设计，加强了自己的团队合作能力，同时也提高了自己动手能力，包括使用万用表等测量仪器测量数据，以及利用仪器如何检查故障的根源，怎样排除故障的方法，培养了自己的自学能力以及人际交往能力。

这次实践活动的时间虽短，但它留给我们的启迪却是深刻而长远的，是我们人生道路上坚实的一步。我通过积极参加社会实践活动，认识了社会，认识到自己的社会位置，明确了自己的历史使命，激发了自己的学习热情，我会不断地调整和完善自己的知识结构，战胜前进道路上的各种挫折，锻炼自己的意志和毅力，为适应今后的工作做好准备。实习工作结束了，但这不是终点，而是另一个新的起点。实习的一些收获和体会，都对于我们今后走上工作岗位，都有很大的帮助。经过这次实习，也提高了我的专业水平。相信在以后的工作上，还会有更大的进步。

今天各个领域日新月异，只要和着时代的脉动，永远都有新的在等待……我们期待着下一次的永不言弃。

致 谢

在现已完成毕业设计，感谢校领导对我系毕业设计的大力支持和关注。在这次设计过程中要感谢我们的穆老师。在我们拿到毕业设计题目一片茫然不知道该如何下手时，及时的给我们指明了方向，在设计过程中不断给我们进行指导。总之，我要感谢信息工程系所有的指导老师，感谢实训中心的老师，感谢我的同学，我们始终相信这个世界不是缺少美而是缺少发现，困难永远强者攀登的阶梯，我们要在创新中不断前进。 美好的明天需要我们的努力！！！                                                  

【参考文献】：

[1] 康华光主编.电子技术数字部分（第四版）.高等教育出版社，1999

[2] 曹国清主编. 数学电路与逻辑设计.中国矿业大学出版社，2000

[3] 谢自美主编.电子线路设计、实验、测试.华中理工出版社，2000

[4] 刘征宇，韦立华编.最新74系列IC特性手册.福建科学技术出版社，2002