楼道触摸延时节能灯设计含pcb图_电子技术课程设计报告书

课程设计说明书
课程名称：电子技术课程设计
专业：测控技术与仪器班级：
姓名：学号：
指导教师：成绩：
完成日期： 2009 年 1 月 14 日
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1 楼道触摸延时节能灯 .................................... 错误!未定义书签。

1.1 总体方案的选择................................... 错误!未定义书签。

1.1.1 触摸感应电路的选择 ......................... 错误!未定义书签。

1.1.2 开关电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

1.1.3 定时电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

1.1.4 触摸延时开关的整体电路 ..................... 错误!未定义书签。

1.2 电路的工作原理................................... 错误!未定义书签。

1.3 元件的计算及选择................................. 错误!未定义书签。

1.3.1 触摸感应电路元件的选择 ..................... 错误!未定义书签。

1.3.2 开关电路元件的选择 ......................... 错误!未定义书签。

1.3.3 定时电容的选择 ............................. 错误!未定义书签。

1.4 元件表........................................... 错误!未定义书签。

1.5 组装与调试....................................... 错误!未定义书签。

1.5.1 触摸感应电路的组装与调试 ................... 错误!未定义书签。

1.5.2 开关电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

1.5.3 定时电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

1.6 灯点亮延迟时间调整的研究......................... 错误!未定义书签。

2 声控闪光电路 .......................................... 错误!未定义书签。

2.1 总体方案的选择................................... 错误!未定义书签。

2.1.1 发声电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

2.1.2 控制电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

2.1.3 发光电路 ................................... 错误!未定义书签。

2.1.4 声控闪光电路的电路 ......................... 错误!未定义书签。

2.2 电路的工作原理................................... 错误!未定义书签。

2.3 元件的计算及选择................................. 错误!未定义书签。

2.3.1 发声电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

2.3.2 控制电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

2.3.3 发光电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

2.4 元件表........................................... 错误!未定义书签。

2.5 组装与调试....................................... 错误!未定义书签。

2.5.1 发声电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

2.5.2 控制电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

2.5.3 发光电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

2.6 对本题目的研究内容............................... 错误!未定义书签。

3 彩灯循环显示电路 ...................................... 错误!未定义书签。

3.1 总体方案的选择................................... 错误!未定义书签。

3.1.1 振荡电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

3.1.2 计数器/译码分配器的选择 .................... 错误!未定义书签。

3.1.3 显示电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

3.1.4 彩灯循环显示电路 ........................... 错误!未定义书签。

3.2 电路的工作原理................................... 错误!未定义书签。

3.3 元件的计算及选择................................. 错误!未定义书签。

3.3.1 振荡电路元件的选择 ......................... 错误!未定义书签。

3.3.2 计数器/译码分配器元件的选择 ................ 错误!未定义书签。

3.3.3 显示电路元件的选择 ......................... 错误!未定义书签。

3.4 元件表........................................... 错误!未定义书签。

3.5 组装与调试....................................... 错误!未定义书签。

3.5.1 振荡电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

3.5.2 计数器/译码分配器的组装与调试 .............. 错误!未定义书签。

3.5.3 显示电路的组装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

3.5.4 电路调试的注意事项 ......................... 错误!未定义书签。

3.5.5 故障分析与处理 ............................. 错误!未定义书签。

4 四路抢答器 ............................................ 错误!未定义书签。

4.1 总体方案的选择................................... 错误!未定义书签。

4.1.1 四路抢答器总体方案的设计 ................... 错误!未定义书签。

4.1.2 四路抢答器的四个组成部分 ................... 错误!未定义书签。

4.1.3 抢答电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.1.4 自锁电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.1.5 报警电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.1.6 时序控制电路 ............................... 错误!未定义书签。

4.1.7 四路抢答器的整体电路 ....................... 错误!未定义书签。

4.2 电路的工作原理................................... 错误!未定义书签。

4.2.1 芯片简介 ................................... 错误!未定义书签。

4.2.2 原理 ....................................... 错误!未定义书签。

4.3 元件的计算及选择................................. 错误!未定义书签。

4.3.1 抢答电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.3.2 自锁电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.3.3 振荡电路的选择 ............................. 错误!未定义书签。

4.3.4 时序控制电路的选择 ......................... 错误!未定义书签。

4.4 元件表........................................... 错误!未定义书签。

4.5 组装与调试....................................... 错误!未定义书签。

4.5.1 按电路图接线 ............................... 错误!未定义书签。

4.5.2 单元电路检测 ............................... 错误!未定义书签。

4.5.4 系统连调 ................................... 错误!未定义书签。

附录A .................................................... 错误!未定义书签。

附录B .................................................... 错误!未定义书签。

附录C .................................................... 错误!未定义书签。

附录D .................................................... 错误!未定义书签。

附录E .................................................... 错误!未定义书签。

附录F .................................................... 错误!未定义书签。

1 楼道触摸延时节能灯1.1 总体方案的选择
三个组成部分：触摸感应电路，开关电路和定时电路。

1.1.1 触摸感应电路的选择
VT
1为NPN，VT
2
为NPN，当M端悬空时，电信号为低电平，VT
1
，VT
2
处于截止状态；
当M端导通，电信号为高电平，VT
1处于放大状态，VT
2
处于饱和状态。

电路如图1.1所
示：
图1.1 触摸感应电路图
1.1.2 开关电路的选择
VT3为PNP型三极管，悬空时VT3处于截止状态。

导通时，VT3处于饱和状态。

电路如图1.2所示：
图1.2 开关电路图
1.1.3 定时电路的选择
由电容C，R
2和R
3
组成。

电路如图1.3所示：
图1.3 定时电路图
1.1.4 触摸延时开关的整体电路
把以上选择的各部分电路组合，就是确定的触摸延时开关的整体电路，如图 1.4所示：
图1.4 触摸延时开关电路图
1.2 电路的工作原理
触摸感应电路的作用是将人体触摸转换成电信号，无触摸时电信号为低电平，有触摸时电信号为高电平。

人体本身带有一定电荷，当人的手接触导体时，这些电荷就经人体转移到导体上，形成瞬间的微弱电流。

这一微弱电流经过三极管放大后，就可以控制较大的负载开关动作。

此电路是由金属片M，三极管放大RC延时及三极管开关电路构成的触摸延时电路。

VT
1和VT
2
组成直接耦合的两级放大电路，VT
3
构成开关电路。

当无触摸时，电信号
为低电平，金属片M和限流电阻R6接在VT
1的基极，当悬空时，VT
1
的发射结反偏，集
电结反偏,所以VT
1处于截止状态,VT
2
的发射结反偏，集电结反偏,VT
2
处于截止状态，因
此VT
3
也截止，LED中无电流流过而不发光。

当人手触摸金属片M时，电信号为高电平,
人体电荷经R
6流入VT
1
基极，VT
1
迅速导通将此瞬间电流放大后驱动VT
2
饱和导通，使VT
2
的集电极电位降为低电平，并使VT
3也随之导通，LED中有电流流过而发光。

此时，VT
1
的发射结正偏,集电结反偏,所以VT
1处于放大状态,VT
2
的发射结正偏,集电结正偏,所以
VT
2处于饱和状态。

VT
3
同理VT
2
，处于饱和状态。

在VT
2
瞬间饱和和导通的同时，集电极电流对电容C快速充电至接近12V，但瞬间
电流消失后，VT
1和VT
2
截止，由于C分别与R
3
和VT
3
发射结及R
2
构成放电回路的时间常
数较大，使C所储存的电荷放电比较慢，VT
3
在一段时间内仍保持导通，LED继续发光，
知道VT
3的集电极电流减小到不足以使LED发光。

VT
3
导通的延迟时间主要由R
2
，R
3
和C
的大小决定。

如要进一步增大延迟时间，可加大C容量。

除上述主要因素外，VT
2
的β
值大小.空气的适度对延迟时间也有影响，为保触摸时VT
2迅速饱和，VT
2
管选择β值大
的9013。

在实际应用中，用继电器.可控硅等执行原件取代R
4，R
5
和LED，就可控制较大的负
载。

1.3 元件的计算及选择
1.3.1 触摸感应电路元件的选择
（1）三极管的选择
为提高感应电路的灵敏度,VT
2
应选 高的三极管；VT1选择穿透电流（I CEO）小的三
极管，否则不触摸时，也会使VT
2
导通工作。

（2）电阻的选择
R 2应尽量大，这样才能使当有微弱的触摸信号时电路就达到饱和。

R 2也是组成放大回路的元件，所以R 2必须很大，R 2取2.2M Ω。

VT 2的集电极临界饱和电流:
Ics=Ucc/
2
R =12/2200=0.005mA
(1.1)
VT2的基极临界饱和电流:
I BS =Ics/β=0.005/100=0.05µA
(1.2)
为保证VT 1顺利导通，放大感应电流，并使其工作在放大状态，所以R 1取值1K Ω，R 6起保护作用，取1M Ω。

1.3.2 开关电路元件的选择 （1）发光二极管的驱动电流
发光二极管的工作电流为5-10mA ，导通压降为2-3V ，R 5为限流电阻约为300Ω。

（2）为使VT 3导通时能向发光二极管提供足够的驱动电流，VT 3由截止转换为饱和，R 4应取足够大，约为51K Ω。

（3）VT 3导通时，ICS 为发光二极管的驱动电流10mA 。

I BS =Ics/β=10/100=0.1Ma
(1.3)
I B ≥I BS 时，保证VT 3饱和导通，I B 取0.11mA
R 3=(12-0.6-0.3)/0.11≈100K
Ω
(1.4)
1.3.3 定时电容的选择
电容的放电回路为R 2，R 3 与C 组成。

时间常数为：
()32//R R C *=τ (1.5)
当时间为τ3时,电容基本放电完毕，
C=30/3(R 2//R 3)≈105µF
(1.6)
取C=100µF。

1.4 元件表
表1.1 触摸延时开关元件表
元件名称符号型号数量
三极管NPN VT 3DG6 1
三极管NPN VT 9013 1
三极管PNP VT 9012 1 电阻R
1
1KΩ 1
电阻R
2
2.2MΩ 1
电阻R
3
100KΩ 1
电阻R
4
51KΩ 1
电阻R
5
300Ω 1
电阻R
6
1MΩ 1
电阻R
7
1KΩ 1 电解电容 C 100F
/16V 1 发光二极管LED 任意 1 1.5 组装与调试
1.5.1 触摸感应电路的组装与调试
首先连接VT
1，VT
2
，R
1
，R
2
，R
6
，R
6
悬空端连接一段导线代替金属片M。

接电源后，
用电压表测量VT
2
的集电极电位，在手触摸M前后的变化，手触摸M前为高电平，手触摸M后为的电平。

1.5.2 开关电路的组装与调试
前步调试好后，断开电源。

再连接VT
3，R
3
，R
4
，R
5
，LED通电后，用手触摸M，LED
应点亮。

1.5.3 定时电路的组装与调试
前步调试好后，断开电源。

最后连接C。

通电后，用手触摸M，LED点亮后持续一段
时间后熄灭。

1.6 灯点亮延迟时间调整的研究
（1）论述灯点亮延迟时间与哪些元件有关？
答：()32//R R C *=τ
调整元件C 、R 2，R 3将影响灯点亮延迟时间。

（2）列出LED 点亮延迟时间10S ，30S ，60S ，90S ，120S ，180S 时，R 2 =3MΩ，R 3=150KΩ元件取值的测试数据，见表1.2所示：
表2.2 元件取值表
C R3 R2 延迟时间 20μF 150K Ω 3M Ω 10s 60μF 150K Ω 3M Ω 30s 120μF 150K Ω 3M Ω 60s 180μF 150K Ω 3M Ω 90s 240μF 150K Ω 3M Ω 120s 360μF
150K Ω
3M Ω
180s
2 声控闪光电路
2.1 总体方案的选择
声控闪光电路包括三个组成部分：发声电路、控制电路、发光电路。

2.1.1 发声电路的选择
发声电路的作用是将人的声音信号转化为相应的电信号，然后经电容C 1送到电路中，完成此功能只要一个电阻和一个电容。

电路如图2.1所示：
图2.1 发声电路图
2.1.2 控制电路的选择
控制电路的作用是把电信号经电容C
1送至三极管VT
1
基极进行放大VT
1
、VT
2
组成两
级直耦式放大器，选取合适的R
2与R
5
使无声波信号时VT
1
刚好处于导通状态，VT
1
集电极
即VT
2基极为低电平有声波信号后就有音频信号注入VT
1
的基极，其信号负半周就使VT
1
退出饱和区其集电极即VT
2基极电位升高，VT
2
导通。

电路如图2.2所示：
图2.2 控制电路图
2.1.3 发光电路
发光电路的选择是无声波信号时，发光二极管不亮，光接受到声波信号后发光二极管就点亮发光。

电路如图2.3所示：
图2.3 发光电路图
2.1.4 声控闪光电路的电路
把以上选择的各部分电路组合，就是确定的声控闪光电路，如图2.4所示：
图2.4 声控闪光电路图
2.2 电路的工作原理
声控闪光电路主要由拾音器，晶体管两极直接耦合放大电路和发光二极管等构成。

静态时，VT
1处于临界饱和状态，1
V ce=0.3V，Vbe2=0,所以VT
2
截止，那么2
V ce＝Vcc，
所以LED不发光。

R
1
给电容话筒MIC提供偏置电流，当话筒拾取室内环境中的声波信号
后即转为相应的电信号，经电容R
1送至VT
1
基极进行放大。

VT
1
、VT
2
组成两级直接耦合
放大电路，电路虽然简单，但设计巧妙。

选取合适的R
2、R
5
，使无声波信号时，就有音
频信号注入VT
1的基极，其信号的负半周将使VT
1
退出饱和，VT
1
的集电极即VT
2
的基极电
位升高，VT
2导通，LED点亮发光。

当输入音频信号较弱时，不足以使VT
1
退出饱和区，
LED仍保持熄灭状态。

只有信号较强时，发光二极管才点亮发光。

所以，LED能随着环境声音（如音乐）信号的强弱起伏而闪烁发光。

2.3 元件的计算及选择
2.3.1 发声电路的选择
只需微型MIC和使交流信号通过的电容R
1，取4.7K和C
1
取1F
μ。

2.3.2 控制电路的选择
（1）三极管的选择
为使声控闪光电路的灵敏度高，VT
1
应选择β值高的三极管VT2选择穿透电流小的三
极管，否则没有声音的时候VT
1
也将退出饱和状态。

（2）电阻的选择
为使声控闪光电路可靠的工作只要有微弱的声音VT1就到达饱和状态，电阻R2必须很大所以选1M Ω。

VT1的集电极饱和电流
mA R V I CC
CS 05.03
==
(2.1) 为使VT 1工作在放大状态所以R 3选10K Ω，R 4起分压的作用几K Ω范围内即可，所以选4K Ω。

2.3.3 发光电路的选择
发光二级管的工作电流为5-10mA ，导通压降为2-3V 为使VT 2导通时能向发光二极管提供足够的驱动电流并使VT 2很容易由截止转换成饱和状态，R 3取10K Ω。

2.4 元件表
表2.1 声控闪光电路
元件名称 符号 型号 数量 电阻 R 1 4.7K Ω 1 电阻 R 2 1M Ω 1 电阻 R 3 10K Ω 1 电阻 R 4 4 K Ω 1 电容 C 1 1F μ 1 电容 C 2 47F μ 1 三极管
VT 1
9013
1
三极管 VT 2 9013 1 发光二极管 LED 任意 2 麦克
MIC
任意
1
2.5 组装与调试
2.5.1 发声电路的组装与调试
麦克的灵敏度和三极管的放大倍数 值是有一定的离散性的，离话筒0.5米左右，用普通大小声音讲话。

2.5.2 控制电路的组装与调试
通电后先测试VT 1的集电极电位，使其在0.2-0.4V 之间，如果该电压太低，则施加声音信号后，VT 1不能退出饱和，VT 2则不能导通；如果该电压超过VT 2的死区电压，则静态时VT 2就导通。

2.5.3 发光电路的组装与调试
连通电源后，发现发光二极管并没有发光，先用万用表检测发光二极管有没有损坏，若没有，在检测发光二极管的正负有没有接反。

待发光二极管亮了以后，发现它并没有因为声音的大小而引起发光二极管的变化，于是又用万用表测了扬声器有没有坏，也没坏；检查电路是否都导通。

用万用表连接扬声器的一端，扬声器没有响，说明没有焊接好，重焊，在检测。

最后当人的说话声低于一定值时，彩灯不亮；当人的说话高低于一定值时，彩灯会随着声音的有无而不断的闪烁。

说明设计完成。

2.6 对本题目的研究内容
(1)针论述灯点亮延时时间与哪些元件有关？
答：调整元件C 、2R 、3R 将影响灯点亮延迟时间。

(2)对该电路的看法
答：声控闪光电路是通过改变声音的大小和电路中电阻的阻值来完成的。

由于R 2
的阻值交大，所以我们可以改变的R 2阻值，为了方便起见可以在其中接滑动变阻器R P ，将R P 从小到大慢慢改变，观察现象。

3 彩灯循环显示电路
3.1 总体方案的选择
三个组成部分：振荡电路，计数器／译码分配器，显示电路。

3.1.1 振荡电路的选择
主要用来产生时间基准信号（脉冲信号）。

因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高
低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号，如图3.1所示
图3.1 555定时器组成的振荡电路图
3.1.2 计数器/译码分配器的选择
计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。

在此电路中采用十进制计
数／分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。

其内部由计数器及译码器两部分组
成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O
0、O
1
、O
2
、…、O
9
依次出
现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有3个输（MR、CP
0和~CP
1
），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲
时其输出O0为高电平，其余输出端（O
1～O
9
）均为低电平。

CP
和～CP
l
是2个时钟输入
端，若要用上升沿来计数，则信号由CP
0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CP
l
端输入。

设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

CD4017有10个输出端（O
0～O
9
）和1个进位输出端～O
5
- O
9。

每输入10个计数脉冲，～
O 5- O
9
就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，
故可直接用作顺序脉冲发生器。

图3.2 CD4017引脚图
3.1.3 显示电路的选择
主要由发光二极管组成，如图3.3所示。

当CD4017的输出端依次输出高电平时,驱动发光二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。

发光二极管要求驱动电压小一点，一般在1.66 v左右，电流在5 mA左右。

彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。

R、C构成微分电路，用于上电复位。

如有兴趣也可以把发光二极管换成各种颜色的彩灯，这样循环起来就更加好看了。

图3.3 CD4017与发光二极管组成的显示电路
3.1.4 彩灯循环显示电路
把以上选择的各部分电路组合，就是确定的彩灯循环电路，如图3.4所示：
图3.4 彩灯循环电路图
3.2 电路的工作原理
通电后1C 电容经1R ，2R 充电，当大于2/3Vcc 时，放电管导通，开始放电；当1C 上的电压小于1/3Vcc 时，放电截止。

电容1C 又开始充电。

OUT 从1→0→1振荡起来。

放电回路：Vcc→1R →2R →1C
τ
＝
0.7(
2
R //
1
R )
(3.1)
放电回路：1C →2R →放电管的集电极
12C 0.7R =τ （3.2）
IC 是一块十进制计数分频器CD4017数字集成电路，当CP 端不断输入计数脉冲时，其输出端Q O 一Q 9将会依次输出高电平，从而使晶闸管依次开通，所以彩灯VL1－VL10就会依次循环点亮，在视觉上就能形成流动感。

时钟脉冲发生器由555时基集成电路IC 组成，用555构成多谐振荡器，是自激振荡电路，只要接通电压便可起振输出矩形脉冲信号，它只有两个整态，没有稳态，输出脉冲由第3脚输出直接送人IC 的CP 端，即第14脚，作为IC 的计数脉冲。

3.3 元件的计算及选择
3.3.1 振荡电路元件的选择
用CC4011与非门和0.01uF的小电容与68KΩ的小电阻构成RC振荡电路。

其中CC4011的电压范围为3-15v,输入电压为0-VDDv.
3.3.2 计数器/译码分配器元件的选择
计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。

在此电路中采用十进制计数／分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。

其内部由计数器及译码器两部分组
成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O
0、O
1
、O
2
、…、O
9
依次出
现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉
冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O
1～O
9
）均为低电平。

CP
和～CP
l
是2个时钟输
入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP
端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～
CP
l
端输入。

设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

CD4017有10个输出端（O
0～O
9
）和1个进位输出端～O
5
- O
9。

每输入10个计数脉冲，～
O 5- O
9
就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，
故可直接用作顺序脉冲发生器。

3.3.3 显示电路元件的选择
彩灯循环的周期T
Twh=0.7(R1+R2)*C (3.2)
Twl=0.7R2*C
(3.3)
T=Twh+Twl=0.7(R1+2R2)* (3.4)
3.4 元件表
表3.1 彩灯循环显示电路元件表
元件名称符号型号数量
电阻R110K 1
电阻R2100K 1
电阻R318K 1
电阻R4300Ω 1
μ 1 电容C1 4.7F
μ 1 电容C20.01F
μ 1 电容C30.1F
开关SB 1 发光二极管VL1~10 10
555定时器NE555 1
计数器C4017 1
3.5 组装与调试
3.5.1 振荡电路的组装与调试
按多谐振荡电路工作的原理图接好。

接通电源，看多谐振荡电路是否正常工作，如果不工作检查RD端是否接高电平，RD端只有接高电平时555才工作。

3.5.2 计数器/译码分配器的组装与调试
选用CD4017十进制计数器来进行十个彩灯的循环。

3.5.3 显示电路的组装与调试
前步调好后断开电源，按计数器CD4017的工作原理图把十只发光二极管接入电路
中，通电后，十只发光二极管循环点亮。

3.5.4 电路调试的注意事项
第一：测试之前要熟悉各种仪器仪表的使用方法，并仔细检查，避免由于仪器仪表使用不当或出现故障而作出错误的判断；
第二：测试过程中，发现器件或接线有问题时，应首先切断电源，并作出相应的处理，检查无误后才能从新通电；
第三：测试仪器仪表和被测电路应具有良好的共地。

只有使仪器仪表和电路之间建立一个公共地参考点，测试的结果才准确；
第四：测试过程中，不但要认真观察和检测，还要认真记录；
第五：安装调试应具有严谨的科学作风和态度。

3.5.5 故障分析与处理
在电子技术课程设计和工程实践中，电路故障常常是不可避免的，分析故障现象和解决故障问题可以大大设计人员的实践和动手能力，首先要通过对原理图的分析，把系统分成不同功能的电路模块，通过逐一测试找出故障所在区域，然后根据该区域的原理在进行测量和分析，找出故障原因。

如果是原来正常运行的设备出现故障，起原因可能是元件损坏造成，或者发生局部短路或开路，也可能是使用条件发生变化影响电子设备的正常运行。

1．测试中常见的故障原因
a.实际电路与设计的原理图不符
b.元件不当
c.设计原理不满足要求
d.操作不当
2．查找模块内部故障的基本步骤如下：
第一步：检查用于测量的仪器仪表是否适当；
第二步：检查安装的线路与原理图是否一致；
第三步：测量元件的电压；
第四步：断开故障输出端负载，检查是否由于负载原因造成的故障；
第五步：检查元件是否使用正确或已经损坏。

4 四路抢答器
4.1 总体方案的选择
4.1.1 四路抢答器总体方案的设计
抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。

即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用发光二极管把选手的编码显示出来，接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。

选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：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。

4.1.2 四路抢答器的四个组成部分
抢答电路, 自锁电路,报警电路,时序控制电路。

4.1.3 抢答电路的选择
该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定优先抢答者的编号，同时发光二极管显示电路显示抢答的选手；二是要使其他选手随后的按键操作无效。

其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，CP端为低电平，四个输出端全被封锁在低电平，于是显示器灭灯,此时锁存电路不工作。

当主持人将开关SB拨到“开始”时优先编码器和锁存器同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待编码器的四个输入端输入信号。

当有选手按键时，CC4042的输出经译码后，对应的发光二极管显示所按键选手。

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SB是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

电路如图4.1所示：
图4.1 抢答电路原理图
4.1.4 自锁电路的选择
CC4042的四个锁存器电路，由公共时钟选通，每个电路有互补缓冲输出，所有输出电特性一致，输入端的数据在由M选择的CP电平期间传送至Q，输出端，当M＝0，在0CP电平期间传送；M=1，为1CP电平期间传送，在上述定义的M和CP电平同时存在时，输出跟随数据输入。

当CP电平转换时（M=0，为正；M＝1，为负）输入端数据在CP转换期间保持在输出端，直至CP电平发生相反转换。

电路如图4.2所示：
图4.2 自锁电路原理图
4.1.5 报警电路的选择
CC4011是二输入正向逻辑与非门，CC4011所有输入和输出经过缓冲，改善了输入/输出传输特性，使得由于负载容量的增加而引起的传输期间的变化维持到最小，当输入为高电平时，电路振荡，蜂鸣器发声，反之，电路停振，蜂鸣器不发声。

电路如图4.3所示：
图4.3 报警电路原理图
4.1.6 时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
（1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

（2）当参赛选手按动抢答键时，对应的发光二极管点亮，抢答电路停止工作。

电路如图4.4所示：
图4.4 时序控制电路图
4.1.7 四路抢答器的整体电路
把以上选择的各部分电路组合，就是确定的抢答器电路，如图4.5所示：
图4.5 四路抢答器电路图
4.2 电路的工作原理
4.2.1 芯片简介
(1)CC4042
CC4042的四个锁存器电路，由公共时钟选通，每个电路有互补缓冲输出，所有输出电特性一致，输入端的数据在由M选择的CP电平期间传送至Q，输出端，当M＝0，在0CP电平期间传送；M=1，为1CP电平期间传送，在上述定义的M和CP电平同时存在时，输出跟随数据输入。

当CP电平转换时（M=0，为正；M＝1，为负）输入端数据在CP 转换期间保持在输出端，直至CP电平发生相反转换。

如图4.6所示：
图4.6 芯片CC4042引脚图
(2)CC4011
CC4011引脚图如图4.7所示：
图4.7 芯片CC4011引脚图。