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文檔簡介
1、四路搶答器設計實驗報告信息科學技術學院自動化*班 *四路搶答器設計實驗報告一、設計任務: 1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解,提高綜合運用本課程所學知識的能力。2、養(yǎng)成根據設計需要選學參考書籍,查閱相關手冊、圖表和文獻資料的自學能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較,設計計算和選取元器件、電路組裝、調試和檢測等環(huán)節(jié),初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法。4、學會簡單電路的實驗調試和性能指標的測試方法,提高學生動手能力和進行數字電子電路實驗的基本技能。二、技術指標搶答器是一種具有優(yōu)先輸出的電子電路。它的基本功能是,在四組參賽的情況下,首先搶答者發(fā)出搶答信號,此時其他參賽組的搶答電路
2、即失去控制作用。在優(yōu)先搶答者解除搶答信號后,電路才自動恢復到各組又可均等搶答的狀態(tài)中。1、設計一個可供4人進行的搶答器。2、系統設置復位按鈕,按動后,重新開始搶答。3、搶答器開始時數碼管無顯示,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清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號,同時發(fā)出音響。并且不出現其他搶答者的序號,這樣其它選手無法再搶答,達到搶答目的。 4、搶答器具有定時搶答功能,本搶答器的時間設定為10秒,當主持人啟動“開始”開關后,定時器開始減計。 5、設定的搶答時間內,選手可以搶答,這時定時器開始工作,顯示器上顯示選手的號碼和搶答時間。并保持到主持人按復位鍵。6、當設定
3、的時間一到,而無人搶答時,本題報廢,選手們無法再搶答,同時揚聲器報警發(fā)出聲音,定時器上顯示0。三、元件清單:器件型號數量 器件型號數量二極管10bq0152七段譯碼器74ls482電阻52進制計數器74ls1611電阻20k1 四d觸發(fā)器74ls1751電阻1m1同步雙時鐘加/減計數器74ls1921電阻48k25552反向器74ls041 四輸入或門40721二輸入與門74ls082 電容10n1三輸入與門74ls112 電容0.01f1四輸入與門74ls211 電容1uf1開關5共陽七段數碼管7seg-com-cathode2四、電路框圖如下:搶答按鈕七段數碼管顯示譯碼電路搶答控制電路七段
4、數碼管顯示主持人控制開關廢題計時電路蜂鳴器報警報警電路1)智能搶答器總體方框圖如上圖所示。其工作原理為:接通電源后,主持人將k0撥到清除狀態(tài),搶答器處于禁止狀態(tài),編號顯示器滅燈,定時器不顯示;主持人用開關k0清零,宣布開始并按下k0狀態(tài)開關搶答器工作。定時器計時。選手在定時時間內搶答時,搶答器完成:優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后,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。具體操作如下:在主持人宣布開始并按下k0,k1、k2、k3、k4四個組參與搶答。當有搶答者首先按下搶答開關時,顯示相應的序號并伴有聲響,同時,搶
5、答器不再接收其它組的搶答干擾。顯示搶答者組號。 在限定時間9秒后無人搶答時,該題作廢,用聲響提示,并顯示順計時的時間。五總電路圖如下(附錄):六、單元電路的設計1、搶答部分電路該電路完成的功能: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; 工作過程:當主持人表示開始作答時,按下復位鍵即清零。當有選手搶答時,通過顯示電路顯示組號,及報警電路發(fā)出聲響。其中,74ls175起到鎖存作用,74ls48起到譯碼作用。2.七段數碼管顯示電路此電路是通過74ls48譯碼,將所搶答組號顯示在七段數碼管上。通過以下原理實現:字符顯示器:分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段
6、發(fā)光筆劃組成。電子計算器,數字萬用表等顯示器都是顯示分段式數字。而led數碼顯示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。led的死區(qū)電壓較高,工作電壓大約1.53v,驅動電流為幾十毫安。圖5-2是七段led數碼管的引線圖和顯示數字情況。74ls48譯碼驅動器輸出是高電平有效,所以,配接的數碼管須采用共陰極接法。圖3-3(a)是共陰式led數碼管的原理圖,使用時,公陰極接地,7個陽極a,b,c,d,e,f,g由相應的bcd七段譯碼器來驅動,如圖3-3(b)所示。 (a)引線圖 (b)七段字形組合情況圖3-3共陰式led數碼管的原理圖和驅動電路圖3-3(c )七段led數碼管 (2)74ls48是輸
7、出高電平有效的中規(guī)模集成bcd七段顯示譯碼驅動器,它的真值表見表下圖所示十進制數或功能輸 入輸 出a3a2a1a0abcdefg011000011111110110001101100002100101110110131001111111001410100101100115101011101101161011010011111710111111100008110001111111191100111110011滅燈00000000滅零10000000000000試燈01111111174ls48的輸入端是四位二進制信號(8421bcd碼),a、b、c、d、e、f、g是七段譯碼器的輸出驅動信號,高電
8、平有效??芍苯域寗庸碴帢O七段數碼管,是使能端,起輔助控制作用。(3)使能端的作用如下: a 是試燈輸入端,當=0,=1時,不管其它輸入是什么狀態(tài),ag七段全亮;b滅燈輸入,當=0,不論其它輸入狀態(tài)如何,ag均為0,顯示管熄滅;c動態(tài)滅零輸入,當=1,=0時, 如果=0000時,ag均為各段熄滅; d動態(tài)滅零輸出,它與滅燈輸入共用一個引出端。當=0或=0且=1,=0000時,輸出才為0。片間 與配合,可用于熄滅多位數字前后所不需要顯示的零。設計中有三處要用到顯示器的,倒計顯示按照順序接線就可以了,讓1、3路相與后接入7448a0端,2、3路相與后接入a1端,而4直接接入a2端。讓a3端懸空。這樣
9、就可以實現邏輯功能的轉換。3、廢題計時電路本電路通過555做多諧振蕩器,74ls192計數器計數和bcd七段譯碼器74ls48(其輸出是驅動七段字形的七個信號),實現計時廢題功能,當主持人宣布開始答題時,計數器順時計數,若無人搶答,計數器計到零時,通過報警電路發(fā)出聲響。該題作廢。(1)通過定時器555接成多諧振蕩器,工作原理:其基本工作原理如下: 多諧振蕩器有兩個暫態(tài)。假設當電源接通后,電路處于某一暫穩(wěn)態(tài),電容c上電壓uc略低于 時,uo輸出高電平,v1截止,電源ucc通過r1、r2 給電容c充電。隨著充電的進行uc逐漸增高,但只要,輸出電壓uo就一直保持高電平不變,這就是第一個暫穩(wěn)態(tài)。 當電
10、容c上的電壓uc略微超過時(即u6和u2均大于等于時),rs觸發(fā)器置 0,使輸出電壓uo從原來的高電平翻轉到低電平,即uo =0,v1導通飽和,此時電容c通過r2和v1放電。隨著電容c放電,uc下降,但只要,uo就一直保持低電平不變,這就是第二個暫穩(wěn)態(tài)。當uc下降到略微低于時,rs觸發(fā)器置 1,電路輸出又變?yōu)閡o =1,v1截止,電容c再次充電,又重復上述過程,電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。振蕩周期計算為: =1(秒)內部管腳圖如下:圖5-4-1 555定時器內部框圖 圖5-4-1 555定時器引腳排列真值表5-4-2如下: 輸入輸出rdvi1vi2votd狀態(tài)0低導通12vcc/3vcc/
11、3低導通1vcc/3不變不變12vcc/32vcc/3vcc/3高截止外部管腳圖:(2)字符顯示原理同上。電路圖如下4、報警電路該電路通過555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現報警功能。如下圖所示電路中, 七、問題及解決1、由總電路可以看到,本次課程設計的接線十分之多,因為在接線時要十分細心,如果不小心就會接錯。在實驗設計實體連接的過程中,每一步都小心翼翼地做。一條線接錯或者一條線在過程中不小心被動到,都有可能讓整個電路沒有反應,所以每一步都必須要小心,沒有人希望重新連接一次,器件和線路實在是多,最好能夠先把電路劃分清晰,就是盡量明顯的把個各塊獨立的電路組成部分分開得明顯些,這樣就算接錯了也可以大概檢查
12、各塊輸出就知道哪里出問題,減少檢查的范圍和數量,更省時省力。2、 555脈沖源時應該用led燈作顯示,測試脈沖信號輸出輸入情況,電阻在接入前要測試保證其可以正常工作。最好就是把輸出接在led燈上,一直接線,。一直觀察它的燈亮情況,直到它會正常閃爍為止。說明脈沖源正常工作。3.仿真測試必須與實際相符,可以保證測試出來的是正確的結果,測試正確之后便可以無后顧之憂地做電路圖,讓設計更加順利。不宜在此工作花費太多時間容易影響接下來的設計。八、心得體會:通過這次的課程設計,讓我看到了自己知識掌握的的程度,發(fā)現基礎薄弱,但通過對此次課程設計加深了對相關知識的理解,對相關器件的實際使用有了更深一步的認識。1.在做電路設計之前,大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量時間去做的,了解芯片的引腳和功能,然后是電路圖的設計,在電腦上模仿以及修改,仿真,這是一個相當費時間的工作。但當正確的測試結果出來時,確實非常讓人有成就感。2、在連接實物電路時,要注意分步完成電路,而不是將所有一起接起來。結果當把線接好時,不知道哪里出錯,不工作了。由于線接得比較多,人也亂了,很難檢查錯誤。調試后發(fā)現,實際電路中存
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