【正文】 ，從而使 C5兩端 (即燈臂兩端 )啟輝時的高壓下降為正常的工作電壓，并維持燈管穩(wěn)定發(fā)光。鎮(zhèn)流器的功率可以通過改變扼流電感 L的匝數(shù) (或者說電感量 )來進行調(diào)節(jié)。 第 3章 綜 合 應 用 四、裝配、調(diào)試要點 (1) 由于該電路工作在高壓狀態(tài)，因而對元器件的參數(shù)要求較高，尤其要充分考慮所使用的功率開關(guān)管 Vl和 V2的極限參數(shù) (≥400 V)，同時，還要考慮電容的耐壓及漏電流參數(shù)。選用合適的、高質(zhì)量的元器件是使電子鎮(zhèn)流器正常工作的保證。 (2) 裝配時一定要注意各元器件的極性和接線端所接的位置要正確，稍有疏忽將會導致電路的損壞。此外，還應特別注意振蕩變壓器各繞組的同名端，若連接錯誤，電路將不能振蕩，燈管將不會發(fā)光。繞制變壓器 T的不同繞組最好選用不同顏色的導線，繞制時切不可將絕緣皮層劃破，否則金屬導線碰到磁環(huán)，鎮(zhèn)流器依然不能正常工作。 第 3章 綜 合 應 用 (3) 一般情況下，只要按照電子產(chǎn)品的裝配、焊接工藝制作，元器件安裝正確，無虛焊、脫焊，電子節(jié)能鎮(zhèn)流器裝配完畢，通電即可正常工作，無需調(diào)試。 C5諧振燈絲電容要求較高，實際使用時 C5電容易損壞，且會導致燈管兩端發(fā)黑。 (4) 在制作或維修電子鎮(zhèn)流器時，可能出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象。故障分析及排除方法如下： ① 接通電源，冒煙或者有爆炸聲。 C1濾波電解電容極性接反或漏電過大，或耐壓不夠，或是整流二極管VD1~VD4有接反或擊穿現(xiàn)象，查找并更換元器件。 ② 通電不亮?？赡苡刑摵?，也可能 L1或 L3的同名端有接錯現(xiàn)象。 第 3章 綜 合 應 用 ③ 燈管兩端發(fā)紅，不能正常啟輝發(fā)光。測 C5兩端應有60~80 V交流電壓，若無電壓，則 C5擊穿或 C5容量不對，或L2的 Q值太低。 ④ 燈亮，但有“吱吱”聲， C5太小，或振蕩變壓器 T的繞阻有虛焊。 ⑤ 扼流電感 L正常，但燈的亮度明顯暗、功率偏小，可能變壓器 T的磁環(huán)破裂。 ⑥ V1和 V2兩集電極間全通或不通， V V2可能擊穿或損壞。 ⑦ 燈亮正常，但 V1發(fā)熱嚴重，可能 C4容量太大，或 VV2功率不夠。 ⑧ 鎮(zhèn)流器有時不起振，振蕩電路元件參數(shù)不合適。 第 3章 綜 合 應 用 五、實訓內(nèi)容 (1) 按設計電路制作一電子節(jié)能鎮(zhèn)流器。 (2) 完成電路調(diào)試，測試其主要參數(shù)。 (3) 元器件清單見表 。 第 3章 綜 合 應 用 表 元 器 件 清 單 第 3章 綜 合 應 用 數(shù)字搶答器的制作 【 學習指導 】 搶答器是利用優(yōu)先編碼器優(yōu)先顯示最快搶答者的序號，并保證其他搶答者的序號不能顯示的電路器件。在進行搶答、競賽活動中這種搶答器得到了廣泛的應用。 【 預習要求 】 學習編碼器、十進制加 /減計數(shù)器的工作原理； 設計可預置時間的定時電路； 畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖。 一、實訓目的 (1) 進一步熟悉計數(shù)器、七段譯碼器、數(shù)碼顯示管和優(yōu)先編碼器的工作原理。 (2) 熟悉數(shù)字電路的應用。 (3) 學會電路的分析方法，掌握有關(guān)故障排除方法，增強動手能力。 第 3章 綜 合 應 用 二、實訓器件、儀器儀表及設備 名稱及型號 數(shù)量 作用 備注 數(shù)字實驗箱 1臺 穩(wěn)壓電源 1臺 電源 萬用表 1臺 測量電位 電烙鐵 1把 焊接 第 3章 綜 合 應 用 三、實訓原理 1. 設計任務與要求 (1) 該裝置由一名主持人和八名競賽選手參與操作。 (2) 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。 (3) 搶答器具有鎖存與顯示功能，即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在 LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響進行提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 第 3章 綜 合 應 用 (4) 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定 (如 30 s)。主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間為 s左右。 (5) 參賽選手在設定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 (6) 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示 00。 第 3章 綜 合 應 用 2. 設計指導 1) 電路圖 本實驗設計的原理框圖如圖 。 圖 聲光顯示智力競賽搶答器原理框圖 第 3章 綜 合 應 用 2) 單元電路 (1) 秒脈沖發(fā)生電路：包括多諧振蕩器和分頻電路，最后產(chǎn)生 1 s的信號。 (2) 時間計數(shù)器：該電路是為搶答和答題預置時間的，并且題目要求減計數(shù)，所以必須采用具有可置數(shù)、可減計數(shù)的計數(shù)器，如 74LS19CA0192等。 (3) 搶答電路：原理框圖如圖 。 該電路要求優(yōu)先顯示最快搶答者的序號，所以四路搶答開關(guān)必須首先通過優(yōu)先編碼器 (如 74LS14 74LS148等 )，然后才能進行譯碼顯示，并鎖存該序號。數(shù)碼鎖存可通過具有鎖存功能的譯碼器 (如 CCA51CC4513等 )實現(xiàn)，也可以通過鎖存器 (如 CC4042等 )直接鎖存。 (4) 報警電路：報警電路對搶答信號或搶答時間終止等進行報警。報警情況是或的關(guān)系，所以可以用或門或者或非門來實現(xiàn)，如圖 所示。 第 3章 綜 合 應 用 圖 搶答電路原理框圖 第 3章 綜 合 應 用 圖 報警電路原理框圖 第 3章 綜 合 應 用 3. 搶答器參考電路之一 1) 編碼電路 為區(qū)分是哪一位選手，必須對按鍵進行編碼，可用集成塊如 C30 74LS147等，編碼器共輸出 5路信號，即 8421信號和鎖存信號，任意按下一個編碼按鈕，均產(chǎn)生鎖存信號。 2) 鎖存電路的設計 鎖存電路的作用是把 1~9個按鈕中最先按下的按鈕號鎖存起來，即使搶答者的手松開按鈕，顯示器仍在顯示，如在之后按下，按鈕便不再起作用。觸發(fā)器的型號采用 CD4042，其基本結(jié)構(gòu)是 D觸發(fā)器，外形如圖 。 其真值表見表 。 第 3章 綜 合 應 用 圖 CD4042基本外形結(jié)構(gòu)與引腳 第 3章 綜 合 應 用 表 觸發(fā)器真值表 CP PL D Q 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 φ 鎖 1 φ 鎖 注： PL為時鐘脈沖控制端，由真值表可以看出： 當 PL＝ 0時， (信號或 )數(shù)據(jù)在 CP為低電平時傳送，上升沿鎖存； 當 PL＝ 1時， (信號或 )數(shù)據(jù)在 CP為高電平時傳送，下降沿鎖存。本題選擇 PL＝ 1。 第 3章 綜 合 應 用 3) 數(shù)碼顯示 CD454 CD455 CC4547均為七段譯碼器，本設計使用 CD4543集成塊，其外形結(jié)構(gòu)與引腳見圖 ，其功能表見表 。 注意 ：不同型號的譯碼器，其外圍的引腳也不一樣。 第 3章 綜 合 應 用 圖 CD4543基本外形結(jié)構(gòu)與引腳 第 3章 綜 合 應 用 表 CD4543集成塊功能表 第 3章 綜 合 應 用 數(shù)碼管有兩種，即共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管。共陰極管是 8端接地，共陽極管是 8端接電源正極。另外，數(shù)碼管還有亮度明暗之分，即有高亮度和一般亮度之分，其外形也有大小之分。本電路采用共陰極數(shù)碼管，其接法見圖。 4) 計時電路 本電路采用 CD4098，以構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，其外形結(jié)構(gòu)與引腳見圖 ，真值表見表 。 第 3章 綜 合 應 用 圖 D4098外形結(jié)構(gòu)與引腳 第 3章 綜 合 應 用 表 CD4098真值表 第 3章 綜 合 應 用 輸出脈沖寬度 TW= Rext Cext，其中， Rext、 Cext分別為外接電阻、電容。 聲音控制參見圖 理圖。 21第 3章 綜 合 應 用 第 3章 綜 合 應 用 5) 電路板的設計 (1) 為減少電路板尺寸，減少材料浪費，電路板尺寸定為 90 mm 130 mm。 (2) 9個開關(guān)都不接入電路，只留有空位。 (3) 所有元器件都必須規(guī)范放置，如電阻、二極管水平放置，其它元器件也要整形后再裝配。 (4) 本電路較復雜，允許有 1~2根跳線。 第 3章 綜 合 應 用 6) 電路故障分析 首先要懂得電路原理，弄清各點的電位情況，再用萬用表測量電壓。分析過程如下： (1) 首先檢查編碼電路，令任意一臺按下，如一號臺，其四路輸出信號為 0001，其中， 1表示高電平，電壓為 9 V，這說明編碼電路沒有問題。 (2) 檢查控制電路，按復位開關(guān)， 3端為高電平，當任意一臺按下后 3端又變?yōu)榈碗娖?，這說明控制電路沒有問題。 (3) 檢查鎖存電路，按下清零開關(guān)， Q1 Q2 Q3 Q4應為0000，如 3號臺按下，則輸出為 0011，并且保持不變。 (4) 檢查譯碼和顯示電路，如輸入為 0011，看其輸出端abcdg應為高電平，并且保持不變。 第 3章 綜 合 應 用 (5) 檢查定時電路，按下清零按鈕，測量 13端電壓，再測量 Q端輸出電壓， 10 s以后 Q端電壓要變化。 (6) 最后查發(fā)音電路，當 555的 3端為低電平時，通過 10 kΩ電阻來控制 9012導通，蜂鳴器兩端加上電壓而發(fā)音，說明電路正常。 4. 搶答器參考電路之二 1) 搶答器總體方框圖 圖 。 第 3章 綜 合 應 用 圖 數(shù)字搶答框圖 第 3章 綜 合 應 用 其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器燈滅，定時器顯示設定時間； 主持人將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。一輪搶答之后，定時器停止，禁止二次搶答，定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)才行。 2) 單元電路設計 (1) 搶答器電路。參考電路如圖 。 第 3章 綜 合 應 用 圖 搶答器電路圖 第 3章 綜 合 應 用 (2) 定時電路。定時電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號； 二是使其他選手按鍵操作無效。工作過程為：開關(guān) S置于“清除”端時， RS觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使 74LS148的 ST＝０， 使之處于工作狀態(tài)。當開關(guān) S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時 (如按下 S5)， 74LS148的輸出 Y2Y1Y0=010， YEX=0，經(jīng) RS鎖存后， 1Q=1， BI=1， 74LS148處于工作狀態(tài)， 4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“ 5”。此外， 1Q＝１，使 74LS148的 ST＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時， 74LS148的 YEX=1，此時由于仍為 1Q＝１，使 ST＝１，所以 74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出現(xiàn)二次按鍵時輸入信號的情況，保證了搶答者的優(yōu)先性。如要再次搶答，需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置于“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為 83線優(yōu)先編碼器，表 。 R第 3章 綜 合 應 用 第 3章 綜 合 應 用 (3) 報警電路。由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器 74LS192進行設計，具體電路如圖。 由 555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖 。其中 555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo＝ [(R1＋ 2R2)C], 其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。 PR為控制信號，當 PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 第 3章 綜 合 應 用 圖 可預制時間的延時電路 第 3章 綜 合 應 用 圖 報警電路 第 3章 綜 合 應 用 (4) 時序控制電路。時序控制電路是搶答器設計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：