湖南工业职业技术学院

项目制作报告书

项目名称： 简易抢答器的设计组装与调试

系 别 电气工程系

专 业 班 级 电信S2009-2班

学 生 姓 名 **

学 号 16

项目指导老师 **

2011-9-18

简易抢答器的组装与调试

摘要

抢答器很广泛的应用于电视台丶商业机构及学校,为竞赛添加了刺激性丶娱乐性,从一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍的是一种采用数字技术设计，利用74LS373—8D锁存器和两个四入与非门为主，通过按键能使四个队同时参与抢答的四路简易抢答器。它由4个按键丶4个数码管丶9012丶74LS373及2个四入与非门等组成，由于按下键给8D锁存器电平信号，来控制三极管的工作然而实现数码管显示相应的按键序号，如进入下一轮抢答则通过复位电路实现。它的结构简单，操作灵活丶抢答方便适用于多种场合，并且给人的视觉效果明显。

关键字：74LS373丶数码管丶与非门丶按键丶9012。

一丶总体方案设计

1丶设计要求

为了实现好四路简易抢答器的设计与制作，对总体设计作出如下要求：

（1）丶输入电源：VCC直流+5V；

（2）丶产品能通过复位键对系统进行复位，准备开始抢答；

（3）丶能通过S1~S4进行抢答，并且相应的数码管显示相应的号码；

（4）丶一旦S1~S4有一路抢答成功，输出被锁存，直到按下复位键对系统进行复位，才能开始下一轮抢答。

2丶设计思路和说明

1丶总设计原理图

2丶电路工作原理

当三态允许控制端OE 为低电平时，Q1~Q8 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，Q1~Q8 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端 G 为高电平时,Q 随数据 D 而变。当 G 为低电平时，Q 被锁存在已建立的数据电平。　　引出端符号： D0～D7 数据输入端 　OE 三态允许控制端（低电平有效） G 锁存允许端 Q1~Q8 输出端

电路未开始工作时如上图状态;按键后才能工作,当按下S1,VCC和地接通此时D1输入为低电平,OE为低G为高,Q1输出低电平,其他Q2~Q3保持原高电平状态,然后经过2个四入与非门,使Q1的状态通过G变为低电平,Q1低电平输出被锁存,此时三极管PNP的9012导通使得S1对应的数码管显示相应的数字,同理按下S2或S3,S4工作原理一样,最后通过复位键给OE高电平,Q0~Q7呈高阻态使原来的数码管灭,然而实现下一轮的抢答。

二丶芯片介绍

1丶74LS373的原理图介绍及工作方式

当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，O0~O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

　　当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。D0～D7 数据输入端 ,OE 三态允许控制端（低电平有效） ,G 锁存允许端 ,Q1~Q8 输出端。

2丶74LS20的介绍

74LS20（使用电压5±0.3V)或74HC20(使用电压2-6V），逻辑关系一样，都是4输入的含有2套与非门的IC，其中7脚地，14脚电源正，1，2，4，5是其中1套的输入端，6是其输出端，9，10，12，13是另1套输入端，8是其输出端，3，11脚没有使用。

三丶组装与调试

根据装配图安装印制电路板，印制电路板组件符IPC-A-610D印制板组件可接受性标准的二级产品等级可接收条件。装配完成后，通电测试，利用提供的仪表测试本电路。

1丶 元器件清单:

74LS373: 1个, 74LS20 : 1个; 复位开关:K1 ;

电阻：R2~R9：1K ，R10~R13：510; 数码管:4个;

三极管9012:4个; 开关:S1~S4(4个); VCC电源。

2丶组装工艺与调试:

根据设计好的电路图，选取所需要的（相关参数合适的）元器件进行电路板实际焊接操作，并制作出能完成设计要求的产品，进行连接调试。

1丶线路连接：

连接时，要求按键开关排列整齐，电阻色环一致、高度一致，发光二极管排列顺序与按键一致，布局整齐、插线美观。在使用中器件时，必须正确识别IC的引脚，注意：IC芯片电源的正、负端连接是否正确；电源连线是否反接；电路板各管脚之间是否短路。待检查无误后方才通电。另外焊接时要分清三极管的各脚极性，确保三极管安装正确。

2丶产品调试及维护

（1）通电后，分别按下S1、S2、S3、S4各键，观察对应指示灯是否点亮。

（2）当某一指示灯点亮时，再按其他键，观察其他指示灯的变化。

（3）在进行（1）、（2）操作步骤时，分别测试IC芯片输入、输出管脚的电平变化。

（4）调试注意事项及故障排查，调试时若发现无法实现相应的功能，应用万用表（直流电压20V）按从输入到输出的顺序测试各个芯片管脚的电平状态。

四、设计制作总结：

在四路抢答器的设计制作中，让我学到系统的思维方式，从整体到部分再从不分到整体，都是一个相互衔接的过程。要想设计出好的产品，首先必须实现该设计的各个子电路功能然后在模块化组成一个整体。

在实验的过程中，所选用电子元器件不一定都是完好的，每一个电子元器件都得经过仔细的检测，确保各部分功能完好；然后通过连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。

第二篇：电子工艺与电子产品设计课程报告

电子工艺与电子产品设计课程报告

姓名： 学院： 班级： 学号：

一、实习内容

1) 学习识别简单的电子元件与电子线路。

2) 学习并掌握充电器的工作原理。

3) 按照图纸焊接元件，组装一台充电器，并检验其使用效果。

4) 熟悉PCB板的一般制做流程。

二、实习器材介绍

1) 电烙铁。

2) 收音机组装所用电路板、元器件、导线等。

3) 螺丝刀、镊子等必备工具。

4) 松香和锡。

5）充电器的PCB板。

三、基本技能的学习

1）元器件的识别

1、电阻色环判别法

①三色环电阻

第一色环是十位数，第二色环是个位数，用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。

②四色环电阻

第一色环是十位数，第二色环是个位数，

第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率

例子：

棕 红 红 金

其阻值为12×10^2=1.2K 误差为±5%

误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%×1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。

带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几K、还是几十几K的，再将前两环读出的数"代"进去，这样就可很快读出数来。

③五色环电阻

红 红 黑 棕 金

五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为 220×10^1=2.2K 误差为±5%

第一色环是百位数，第二色环是十位数，

第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，

第五色环是误差率。

首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。 再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。再读取第三条倍数色环，黑1。所以，我们得到的阻值是22x1=22Ω。 如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。

色环标示主要应用圆柱型的电阻器上，如：碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、保险丝电阻、绕线电阻。 在早期，一般当电阻的表面不足以用数字表示法时，就会用色环标示法来表示电阻的阻值、公差、规格。 色环主要分成两部分：

第一部分：靠近电阻前端的一组是用来表示阻值。

两位有效数的电阻值，用前三个色环来代表其阻值，如：39Ω，39KΩ，39MΩ。

三位有效数的电阻值，用前四个色环来代表其阻值，如：69.8Ω，698Ω，69.8KΩ，一般用于精密电阻的表示。

第二部分：靠近电阻后端的一条色环用来代表公差精度。

对照表

2、电容

按材质的不同一般分为电解电容、元片（瓷片）电容、独石电容、涤纶电容、云母电容，电容大小分为直接表示法以及数值表示法。

3、电感

有空芯电感、铁芯电感、铁氧体芯电感之分。

4、其他元件

另外，老师还向我们介绍了变压器、二极管、三极管、变压器、保险丝等元件，并告诉我们上述元件在电路中的表示方法，从而让我们读懂电路图、理解电路图。

2）焊接

焊接是电子工艺制作所不可缺少的，我此次课程主要学习的是操作温度不超过400℃的“软焊”。

焊接的步骤

①空板烘烤除湿

为了避免电路板吸水而造成高温焊接时的爆板、溅锡、吹孔、焊点空洞等困扰起见，已长期储存的板子应先行烘烤，以除去可能吸入的水份。其作业温度与时间之匹配如下：（若劣化程度较轻者，其时间尚可减半）。

烘后冷却的板子要尽快在2~3天内焊完，以避免再度吸水续增困扰。

②打磨

由于电路板暴露在空气中，其表面的铜圈会与空气接触而至氧化，此时不易于焊接，会导致虚焊，影响电路板的后续使用。

③预热

在将元器件焊上电路板时，应先对电路板先行预热，预热不仅可以赶走助焊剂中的挥发性的成份，减少后续输送式快速量产焊接中的溅锡，或PTH孔中填锡的空洞，或锡膏填充点中的气洞等。还可以提升板体与零件的温度，减少瞬间进入高温所造成热应力的各种危害，并可改善液态融锡进孔的能力。此外，预热还有助于增加助焊剂的活性与能力，增加其焊锡性，便于是元器件与电路板的链接，不易导致虚焊。

④助焊剂的使用

清洁的金属表面其所具有的自由能，必定大于氧化与脏污的表面。自由能较大的待焊表面其焊锡性也自然会好。助焊剂可将待焊金属表面进行化学清洁，并再以其强烈的还原性保护（即覆盖）已完成清洁的表面，使在高温空气环境的短时间内不再生锈，此种能耐称之为助焊剂活性。助焊剂还可协助热量的传递与分布，使不同区域的热量能更均匀的分布。此外，助焊剂还可将氧化物或其它反应后无用的残渣，排开到待焊区以外的空间去，以增强其待焊区之焊锡性。

⑤焊锡丝的使用

将各种锡铅重量比率所组成的合金，再另外加入夹心在内的固体助焊剂焊芯，而抽拉制成的金属条丝状焊料，可用以焊连与填充而成为具有机械强度的焊点者称之。其中的助焊剂要注意是否具有腐蚀性，焊后残渣的绝缘电阻是否够高，以免造成后续组装板电性绝缘不良的问题。甚至将来还会要求“免洗”之助焊剂，其评估方法可采IPC-TM-650中2.6.3节的“湿气与绝缘电阻”进行取舍。有时发现焊丝中助焊剂的效力不足时，也可另行外加液态助焊剂以助其作用，但要小心注意此等液态助焊剂的后续离子污染性。

⑥手焊

手焊仍然是目前电子工艺不可缺少的环节。当大批量自动机焊后，发现局部少数不良焊点时，或对高温敏感的组件等，仍将动用到老式的手焊工艺加以补救。我们这门课程主要就是手焊。

手焊的首要工具之焊枪亦俗称为烙铁。其中的发热体与烙铁头可针对焊锡丝与待加工件提供足够的热量，使其得以进行高温的焊接动作。由于加热过程中焊枪之变压器也会附带产生节外生枝的电磁波，故焊枪还须具备良好的隔绝功能，以避免对PCB板面敏感的IC组件造成“电性压力”或“静电释放”等伤害。

焊枪手焊过程及要点

(1)以清洁无锈的铬铁头与焊丝，同时接触到待焊位置，使熔锡能迅速出现附着与填充作用，之后需将烙铁头多余的锡珠锡碎等，采用水湿的海棉予以清除。

(2)熔入适量的锡丝焊料并使均匀分散，且不宜太多。其中之助焊剂可供提清洁与传热的双重作用。

(3)烙铁头须连续接触焊位，以提供足够的热量，直到焊锡已均匀散布为止。

(4)完工后，移走焊枪时要小心，避免不当动作造成固化前焊点的扰动，进而对焊点之强度产生损伤。

(5)当待加工的PCB为单面零件组装，而其待焊点面积既大且多者，可先将其无零件之另一面板贴在某种热盘上进行预热；如此将可加快作业速与减少局部板面的过热伤害，此种预热也可采用特殊的小型热风机进行。

(6)烙铁头为传热及运补锡料的工具，对于待加工区域应具备最大的接触面积，以减少传热的时间耗损。又为强化输送焊锡原料的效率，与表面必须维持良好的焊锡性，以及不可造成各种残渣的堆积起见，一旦烙铁头出现氧化或过度污染时则须加以更换。

3）制作变压器

根据实验原理图，将元器件焊接到PCB板上

除了上述的具体操作的注意事项外，我们还应该注意：

①应先焊接矮的元器件，再焊接高的元器件。

②注意元器件的正负极，（一般的元器件比如：发光二极管长的一极为正极端的一极为负极）。

③注意三极管的三级的分布。

4）制作PCB板的流程

1、打印电路板。将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。在其中选择打印效果最好的制作线路板。 

2、裁剪覆铜板,用感光板制作电路板全程图解 。覆铜板，也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。 

3、预处理覆铜板。用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。 

4、转印电路板。将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印，电路板就能很牢固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热，温度设定在160-200摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全！ 

5、腐蚀线路板,回流焊机。先检查一下电路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1：2：3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水，若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上要及时用清水清洗，由于要使用强腐蚀性溶液，操作时一定注意安全！ 

6、线路板钻孔。线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开的过慢，请仔细看操作人员操作。 

7、线路板预处理。钻孔完后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉，用清水把线路板清洗干净。水干后，用松香水涂在有线路的一面，为加快松香凝固，我们用热风机加热线路板，只需2-3分钟松香就能凝固。

四、课程总结

通过这次课程我对电子工艺的理论有了初步的系统了解。我学会了电焊电路元件，元器件的识别，色环电阻的识别，及PCB板的制作。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。

同时这也是对自己的动手能力是个很大的锻炼。在学习过程中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。比如在将导线与铁片相焊接时，怎样解决不沾锡的问题等。虽然在实习中会遇到难题，但从中我学到了很多，自己的动手能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的强化。我认识到：实际不等于理论，它们之间还有一定的距离，但它们之间有一座无形的桥，那就是思考与动手。这也进一步的告诫我们：知识不等于能力，它们之间也有着一个鸿沟，但并不是不可逾越的。这也就更进一步间接的告诉我们理论联系实际。

总而言之，自己的实践能力还很欠缺，尤其表现在理论与实际联系的不够全面。主要的原因可能是思考不够全面并且知识储备不充分，导致了眼界不是十分的开阔，进一步的导致在实践的过程中敢想而不敢做，敢做了又表现得力不从心，希望可以在今后进一步的学习中得到改正。