典型赛题方案分析.ppt

16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 * 2011年5月10日 典型赛题分析 1、题意 现提供一批元器件，也只能选用所提供的器件，用模拟电路与数字电路的有关知识，设计并制作带有触摸电极的电路，其要求是 当电路得电，便能以1-4-7-2-5-8-3-6-9的顺序循环显示数字，几秒钟后就停显且消隐。当用手指触摸一下触摸电极，电路又开始上述显示过程，大约10秒钟后自行停显并消隐。尔后，再触摸，又重复以上显示，约10秒钟后自行停显且消隐的工作过程，如此周而复始。 注意事项： ①为了稳定可靠，触摸电极用单股裸线做成订书钉“［”形状，再选定位置，如同跳线形式的焊在万能板上，从插元件的板面触摸。 ②为了显而易见，稳压电源的输出，用绿色发光二极管作指示。 ③为了容易判定触摸开关的工作情况，要求用红色发光管指示，当手指未触摸电路的触摸电极时，红色发光管亮，而当手指触摸电极，一旦触摸开关工作时，红色发光管熄灭。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 2、赛题分析 按照赛题要求，当电路得电工作时，首先必须要产生一个几秒〈2～4〉的开机延时脉冲，利用此脉冲控制开机循环显示数字，几秒种后就停显、消隐。当触摸电极时必须产生一个10s的单稳态脉冲，利用此脉冲控制循环显示数字，10s后就停显、消隐;利用这两个脉冲控制计数脉冲的输出，当控制脉冲为高电平时，有计数脉冲输出;然后再利用计数脉冲控制计数器计数输出显示；电路主要工作波形图，如下图所示。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 3、总体设计 将电路分成7大模块设计，即电源电路、译码/驱动/显示电路、计数/编码电路、计数脉冲发生器、开机延时电路、触摸单稳态电路、消隐电路。总体框图结构如下图所示。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 4、各单元电路设计 ①电源电路 采用变压器降压、二极管整流、电容滤波、LM1317稳压输出、利用绿色发光二级管指示电源工作状态，电路原理如下图所示。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 220V市电经220/12V变压器T1降压、二极管桥式整流、电容C8、C1和滤波后送入LM1317的第3脚〈输入端〉、C1选用470uF的电解电容；C8选用0.01uF的瓷片电容，滤除高频纹波。第2脚输出稳定的直流电压。第1脚为调整端，调整端与输出端之间的电压为1.25V的基准电压。为了保证稳压器的输出性能，R5的阻值应小于240Ω，本电路选用200Ω的电阻。为了使输出电压可调，调整端与地之间接可变电阻器R2，改变R2的阻值便可以改变输出电压。输出电压计算公式为U。= 1.25(1十R2/R5)，调R5使输出7V。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 R2的选用为2-5K的电阻即可。C7、C3是为了进一步改善输出电压的纹波。D5、D6是保护二极管，若输人端发生短路C3的放电电流会反向流经LM317，有可能导致其击穿损坏。D5的接人可旁路反向冲击电流，使LM317得到保护。同理若输出端短路，C2上的放电电流被D6短路起保护作用。通过绿色发光管LED1),指示电源的工作状态，R6为D7的限流电阻，取值为510Ω，流过D7的电流约为10mA，发光二极管的正常工作电流为10mA。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 ②译码/驱动/显示电路的设计 CD4511是一块含BCD—七段锁存/译码/驱动/消隐电路于一体的集成电路，其引脚及电路见下图所示。 CD4511的1、2、6、7脚为BCD码输入端，在本电路中用于输入二极管编码输出的BCD码；译码输出端分别是a –b-c-d-e-f-g ，其输出端接数码管显示，数码管每段的工作电流为10mA左右，所以必须在CD4511的输出端接上7个限流电阻，其阻值为510Ω，计算方法为：(7-2)V÷10mA=510Ω；按照设计要求，CD4511 必须工作在两种状态中：计数、消隐。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 根据CD4511的真值表(见表14.9〉可知， 为测试端，当为低电平时，输出全为1 ，显示“8”，此端可以用来测试数码管的好坏情况，本制作 接高电平; 端为消隐端，当它为低电平时显示消隐，为高电平时显示正常，所以本制作可以通过此引脚控制显示与消隐部分； 为锁存端，高电平锁存，本制作 接低电平,电路如下图所示。 16届大学生电子设计制作现场赛作品分析 ③计数/编码电路的设计 设计要求循环显示“1-4-7-2-5-8-3-6-9，而计数器CD4017是5位Johson计数器，具有10个译码綸出端，需要通过IN4148编码输出，其编码电路如下图14.所示。当CD4017的③脚输出“1 ”时，通过二极管编码输出的8421BCD码为1；当②脚输出1 时，通过二极管编码输出