實物制作課程設計報告

1、課程設計報告課程設計名稱： 四路智能搶答器 專 業(yè) 班 級 ： 學 生 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 課程設計時間： 四路智能搶答器一設計任務及要求1. 四組參賽者在進行搶答時，當搶答者按下面前的按鈕時，搶答器都能準確的判斷出搶先者，并顯示相應的組號。2. 搶答器具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其它各組進行搶答。3. 形同應具有一個總復位開關。4. 安裝自己的設計電路。5. 通電調試。提高部分1. 搶答器應具有限時功能，搶答時限為10秒。二設計方案1.原理圖設計2.芯片及元件74LS175，74LS148，74LS48，74LS160，555定時器，74LS00，74LS20，

2、74LS02，74LS04，二極管，0.01uf 10uf的電容，8k和50k的電阻，蜂鳴器，Led，數(shù)碼管，開關三模塊設計與參數(shù)計算1. 根據(jù)要求，我們設計的搶答器的模塊結構框圖如下所示：搶答按鈕觸發(fā)器鎖定電路譯碼電路主持人控制開關控制電路報警電路秒脈沖產生電路定時電路譯碼電路顯示電路顯示電路2四組智能搶答器的設計1）.cp脈沖信號發(fā)生器555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路2）.搶答模塊的設計電路如圖所示。該電路完成兩個功能一是分辨出選手按鍵的先后并鎖定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯

3、示電路顯示選手編號；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效。 其工作原理為：由于主持人控制的開關是復位開關，當主持人未按開關時，允許編碼端為高電平，允許編碼端無效。但由于沒有脈沖故選手依然不能搶答。當主持人按下復位開關一瞬間優(yōu)先編碼器（74ls148）允許編碼端為低電平，使優(yōu)先編碼器被強制清零，同時有脈沖進入D觸發(fā)器74LS175的9號引腳，選手可以進行搶答。一旦有選手搶答則對應的燈會亮，同時蜂鳴器也會響，還有通過時序控制電路的脈沖會消失，選手不能繼續(xù)搶答。直到主持人重新按下“開始”開關優(yōu)先編碼器允許編碼同時又有搶答脈沖進來，選手可以進行第二輪搶答。3）.顯示電路模塊這一模塊，主要由優(yōu)先編碼器（7

4、4ls148）和譯碼器（74ls48）以及共陰數(shù)碼管，主要可以實現(xiàn)兩個功能：當有選手按下?lián)尨疰I時，顯示對應的選手的組號，還有就是由主持人控制的復位開關，有優(yōu)先編碼器的5號引腳引出，主要是利用了優(yōu)先編碼器在低電平時可以編碼，高電平無效，然后進行復位。實現(xiàn)下一輪的搶答。4）.1HZcp信號發(fā)生電路5）.倒計時模塊74LS160是中規(guī)模集成同步十進制加法計數(shù)器，具有異步清零和同步預置數(shù)的功能。使用74LS160通過置零法或置數(shù)法可以實現(xiàn)任意進制的計數(shù)器。6）.蜂鳴電路3.四路智能搶答器原理圖4.芯片及元件的選擇l 74LS17574LS175的內部結構，和管腳圖和其功能表如下圖2.1（1）74SL1

5、75內部結構和管腳圖其中RD 復位（清0端）接地，D1，D2，D3，D4分別是輸入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分別位輸出端。CP是脈沖輸入端。圖2.1（2）74LS175的功能表L 代表低電平，H代表高電平l 74LS148 74LS148引腳圖910111213141516 74LS148 8-3線優(yōu)先編碼器 GND 87654321圖2. 2 74LS148的符號圖和管腳圖74LS148芯片的功能表輸入輸出I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I72 1 0 1X X X X X X X X1 1 11 101 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 00X X X X X X X

6、00 0 0 0 10X X X X X X 0 10 0 1 0 10X X X X X 0 1 10 1 0 0 10X X X X 0 1 1 10 1 1 0 10X X X 0 1 1 1 11 0 0 0 10X X 0 1 1 1 1 11 0 1 0 10X 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 100 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1表2.1. 74LS148功能表優(yōu)先編碼器是8線輸入3線輸出的二進制編碼器,其作用是將輸入 I0至I7 ，8個狀態(tài)分別編成8個二制碼輸出.其功能如真值表所示.由表可以看出74LS148R的輸入低有效.優(yōu)先級別從 I7至I0遞降.另

7、外它有輸入使能/ST,輸出使能/YS和/YEX；a. /ST=0允許編碼,/ST=1禁止編碼,輸出/Y2 /Y1/Y0=111;b. /YS主要用于多個編碼器電路的級聯(lián)控制，即/YS總是接在優(yōu)先級別低的相鄰編碼器的/ST端，當優(yōu)先級別高的編碼器允許編碼，而無輸入申請時，/YS =0，從而允許優(yōu)先級低的相鄰編碼器工作，反之若優(yōu)先級高的編碼器有編碼時，/Y S=1，禁止相鄰級別低的編碼器工作c. /YEX=0表示 /Y2/Y1/Y0是編碼輸出，/Y EX=1表示/Y2/Y1/Y0不是編碼輸出 /YEX為輸出標志位。單片74LS148組成8-3進制輸出的編碼器，其輸出8421BCD。由表中不難看出，

8、在電路正常工作狀態(tài)下，允許當中同時有幾個輸入端為低電平，即有編碼輸入信號。的優(yōu)先權最高，的優(yōu)先權最低。當時，無論其余輸入端有無輸入信號（表中以X表示），輸出端只給出的編碼，即。當、時，無論其余輸入端有無輸入信號，只對編碼，輸出為。l 74LS4874LS48芯片是一個十進制（BCD）譯碼器，可用來驅動共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內部有升壓電阻，因此無需外接電阻（可直接與顯示器相連接）。74LS48其引腳圖如下圖，其功能表如下表 91011121314151674LS48 4-7譯碼器/驅動器 GND87654321圖2.4 74LS48引腳圖74LS48的功能表如下表所示。其中，A

9、3A2A1A0為8421BCD碼輸入端，ag為7段譯碼輸出端。功能或數(shù)字輸 入輸 出顯示字型 a b c d e f g滅 燈試 燈動態(tài)滅零 0 0 0 0 0 0 00（輸入）100 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0滅燈8滅燈01234567891 11 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10

10、1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10123456789 表2.3 74LS48的功能表l 74LS16074LS160是中規(guī)模集成同步十進制加法計數(shù)器，具有異步清零和同步預置數(shù)的功能。使用74LS160通過置零法或置數(shù)法可以實現(xiàn)任意進制的計數(shù)器。其引腳圖見圖4-9-1。先對74LS160的基本功能進行測試，并將計數(shù)器的工作狀態(tài)填入表4-9-1中。異步清零：當0時，Q 0Q1Q2Q30。同步預置：當0時，在時鐘脈沖CP上升沿作用下，Q 0D0，Q1D1，Q2D2，Q3D3。鎖存：

11、當使能端時，計數(shù)器禁止計數(shù)，為鎖存狀態(tài)。計數(shù)：當使能端EPET1時，為計數(shù)狀態(tài)。表4-9-1 74LS160的邏輯功能表時鐘CP異步清除同步置數(shù)EP ET工 作 狀 態(tài)0 10 110 111 0111 1圖4-9-1 74LS160引腳圖l 555定時器 DIS TH CO5678555定時器GND OUT 4321 圖2.9 555定時器是電壓控制端 DIS 是放電端 TH是高電平觸發(fā)端 CO是使能端GND是接地 OUT是輸出端 是直接置0端 是低電平觸發(fā)器輸入輸出uI1uI2uOV狀態(tài)00導通2/31/310導通2/31/311截止2/31/31不變不變表2.4 555定時器功能表l 7

12、4LS00輸入與非D9u838電子-技術資料-電子元件-電路圖-技術應用網(wǎng)站-基本知識-原理-維修-作用-參數(shù)-電子元器件符號-各種圖紙真值表：Inputs輸入輸出ABYLLHLHHHLHHHLl 74LS20這個74ls20芯片的功能很簡單，就是包含兩個4輸入與非門，內含兩組4與非門 第一組：1,2,4,5輸入6輸出。 第2組：9,10,12,13輸入8輸出。74LS20功能表ABCDY111100XXX1X0XX1XX0X1XXX01l 74LS02Vcc 4y4b4a3y3b3a2輸入四或非門74ls0214 13121110 9 8_）y=a+b1 2 34 5 6 71y1a1b2y

13、2a2bgnd 74ls02引腳圖74ls02引腳功能：實現(xiàn)2輸入四或非門功能.真值表aby001100010111l 74LS04真值表輸入輸出AY0110l 二極管l 0.01uf 10uf的電容l 8k和50k的電阻(根據(jù)市場上的標準阻值，最終我們選擇的8.2k和50.1k的電阻)l 有源蜂鳴器（+5V）l 紅色Led燈l 共陰數(shù)碼管常用的七段顯示器件：半導體數(shù)碼管將十進制數(shù)碼分成七個字段，每段為一發(fā)光二極管。半導體數(shù)碼管（或稱LED數(shù)碼管）的基本單元是PN結，目前較多采用磷砷化鎵做成的PN結，當外加正向電壓時，就能發(fā)出清晰的光線。單個PN結可以封裝成發(fā)光二極管，多個PN結可以按分段式封

14、裝成半導體數(shù)碼管，其管腳排列如下圖所示。 半導體顯示器管腳排列圖 共陰極接線圖 共陽級接線圖圖2.5圖2.6 七段數(shù)字顯示器發(fā)光段組合本設計用到的共陰極顯示器和74LS48。74LS48可以驅動共陰極的發(fā)光顯示器，其內部有升壓電阻，無需外接電阻（可以直接與顯示器相連接）。為試燈輸入： 當 =0時，/=1時，若七段均完好，顯示字形是“8”，該輸入端常用于檢查74LS48顯示器的好壞; 當 =1時，譯碼器方可進行譯碼顯示。用來動態(tài)滅零，當 =1時， 且=0，輸入A3A2A1A0=0000時，則/=0使數(shù)字符的各段熄滅； /為滅燈輸入/滅燈輸出，當 =0時不管輸入如何, 數(shù)碼管不顯示數(shù)字；/ 為控制

15、低位滅零信號,當=1時, 說明本位處于顯示狀態(tài);若 =0, 且低位為零, 則低位零被滅。 四 制作與調試1.制作PCB繪制PCB圖2電路的焊接安裝根據(jù)我們之前制作的pcb板，還有我們的原理圖。我們嚴格按照原理圖并且與pcb對應起來，將每個元件放置到對應的位置，并焊接好。3.電路調試打開電源之前，先按照系統(tǒng)原理圖檢查制作好的電路板的通斷情況，主要就是檢查有沒有虛焊或者短路等情況，并取下 PCB 上的集成塊，然后接通電源，用萬用表檢查板上的各點的電源電壓值，完好之后再關掉電源，插上集成塊。用數(shù)字即成電路測試儀檢測所用的集成電路。通過查閱集成電路手冊，標出電路圖中各集成電路輸入、輸出端的引腳編號。按

16、電路圖連接電路。先在電路板上插好各種器件。在插器件的時候，要注意器件的活口方向，同時要保證各管腳與插座接觸良好，管腳不能彎曲或折斷。指示燈的正、負極不能接反。在通電以前先用萬用表檢查各器件的電源接線是否正確。最后就是檢查完一切正常后，接好所有元件，通電進行搶答，搶答完之后看會不會鎖存，然后再看復位功能，撥動復位開關，看清零；然后再撥動看能否進行下輪搶答，如果可以則表示一切工作正常。3.實驗及調試過程中遇到的問題1).在所有元件都嚴格按照原理圖焊接完成之后，通上電后，無法正常顯示，直接一通電，4號選手自動搶答成功，同時蜂鳴器出聲。解答：經(jīng)過我的反復調試，最后我歸結為是電源的連接問題，在我沒有改變

17、其他元件及接線的情況下，我反復試驗電源接線處，就會有出現(xiàn)正常顯示的情況，最后我把電源線調試好之后，我又把那里接死了，然后再沒出現(xiàn)這種情況。2).通電之后，顯示電路和計時電路都可以正常工作，搶答電路無法實現(xiàn)搶答解答：由于其他模塊電路可以正常工作，所以我對搶答電路部分又做了仔細的檢查，幾遍檢查之后，我終于找到了一處漏焊，焊完之后，問題立馬得到解決。4. 成果圖A 搶答器開始搶答并且計時開始B.第二組在進行到第4秒時成功搶答，同時2號紅燈亮，蜂鳴器響起C.搶答結束，搶答器復位，準備下次搶答五心得體會本次課程設計設計的四路智能搶答器基本上實現(xiàn)了所需的要求，搶答，數(shù)碼管顯示組數(shù)，復位，報警，計時等功能。

18、我本人呢就喜歡動手操作，所以對于這些課程設計等又實用價值的，需要動手操作的我還是興趣蠻高的。對于這次課程設計，由于是第一次做，所以還是遇到了很多問題，經(jīng)過我們查閱圖書館，向指導老師咨詢，向學長求教，網(wǎng)上查閱等各種途徑，我們小組終于還是制作成功了。雖然當中有很多不熟悉，不熟練，很多的茫然，讓我發(fā)現(xiàn)自己平時的學習不認真，沒學好，但是也正是這么多的不知，才使我們學到了更多，了解了更多，掌握了更多。最起碼像經(jīng)過這次課程設計，我們不僅加深了對proteus仿真的軟件的運用，提高了自己對事物的分析能力，而且更鍛煉了自己的動手操作能力，簡單的說就是“會干活”。所以呢，這次課程設計對我來說收獲還是蠻大的，懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，