八路數(shù)字顯示搶答器的設(shè)計

1、 八路數(shù)字顯示搶答器的設(shè)計目 錄1 實習(xí)目的與要求.22實習(xí)內(nèi)容32.1電路設(shè)計. .32.1.1 搶答電路設(shè)計. 32.1.2 定時電路設(shè)計 . 42.1.3 報警電路設(shè)計 52.1.4 時序控制電路設(shè)計 . 62.2 整體電路設(shè)計. 62.3 電路的仿真62.3.1 搶答電路的仿真 .7 2.3.2定時電路的仿真 .8 2.3.3脈沖發(fā)生電路的仿真 . .92.3.4報警電路的仿真 . .113 心得體會 .11參考文獻(xiàn).12附錄 13附錄A 整體仿真圖13 附錄B 整體圖131實習(xí)目的要求 實習(xí)內(nèi)容本次實習(xí)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計，采用電路仿真設(shè)計軟件完成競賽搶答器電路的

2、設(shè)計及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實現(xiàn)數(shù)字式競賽搶答器的設(shè)計。實習(xí)具體內(nèi)容為：比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設(shè)計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。同時還應(yīng)設(shè)計記分、犯規(guī)和獎懲記錄等多種功能。搶答開關(guān)清零命令主持人組別顯示(數(shù)碼管)組別顯示(LED)窄脈沖形成組別鎖定組別信號鑒別數(shù)字智力競賽搶答器(自動記分)原理框圖定時器犯規(guī)電路音頻信號發(fā)生器預(yù)置記分電路加分(主持人)減分(主持人)預(yù)置記分電路設(shè)計要求：1、基本部分(1) 搶答器可供八組使用，組別鍵(信)號可以鎖存；搶答指示用發(fā)光二極管(LED)。(2) 記分部分獨(dú)立(不受組別信號控制)，至少用2位二組數(shù)

3、碼管指示，步進(jìn)有10分、5分兩種選擇，并且具有預(yù)置、遞增、遞減功能。(3) 要求性能可靠、操作簡便。2、發(fā)揮部分(選做)(1) 增加搶答路數(shù)，數(shù)碼管顯示其組別鍵(信)號。(2) 自動記分(受組別信號控制)：當(dāng)主持人分別按步進(jìn)得分鍵、遞增鍵或遞減鍵后能夠?qū)⒎种底詣永塾嬙谀辰M記分器上）。(3) 超時報警。實習(xí)任務(wù)要求1、畫出總體設(shè)計框圖，以說明數(shù)字式競賽搶答器由哪些相對獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個模塊之間互相聯(lián)系，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對原理作輔助說明。2、設(shè)計各個功能模塊的電路圖，加上原理說明。3、選擇合適的元器件，在仿真軟件上連接驗證、仿真、調(diào)試各個功能模塊的電路。在連接驗

4、證時設(shè)計、選擇合適的輸入信號和輸出方式，在充分電路正確性同時，輸入信號和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除。4、在驗證各個功能模塊基礎(chǔ)上，對整個電路的元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個數(shù)字鐘電路的連接驗證、仿真、調(diào)試。 5、自行接線驗證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問題包括元器件選擇、連接和整體設(shè)計引起的問題。2實習(xí)內(nèi)容2.1電路設(shè)計2.1.1 搶答電路設(shè)計如圖1所示為搶答電路圖。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答

5、者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO =1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR1，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的

6、輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR1，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端1，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。圖1 搶答電路圖 2.1.2 定時電路設(shè)計如圖2為定時電路。該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3-1所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實現(xiàn)預(yù)置

7、數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當(dāng)有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時， 輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。圖2 定時電路圖2.1.3 報警電路設(shè)計報警電路圖如圖3所示，其中555定時器構(gòu)成多諧振蕩器。其輸出信號經(jīng)三極管驅(qū)動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖3 報警電路圖2.1.4 時序控制電路設(shè)

8、計時序控制電路如圖4所示。若當(dāng)?shù)褂嫊r結(jié)束時依然無人搶答，則BO2輸出低電平，封鎖兩個與非門，使脈沖信號不能輸入，計時停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無法再搶答。若有一隊搶答，則CTR輸出高電平，經(jīng)過非門變?yōu)榈碗娖?，封鎖兩個與非門，使脈沖信號不能輸入，計時停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無法再搶答。圖4 時序控制電路2.2 整體電路設(shè)計整體電路分為搶答電路，定時電路，報警電路，脈沖發(fā)生電路。搶答電路完成基本的搶答功能，采用74ls148進(jìn)行編碼，74ls279進(jìn)行鎖存。定時電路采用74ls192，接成減數(shù)計數(shù)。報警電路用555芯片接成多諧振蕩器，它的控制信號為定時電路高位片的借位信號。脈沖發(fā)生電路也

9、用555芯片接成多諧振蕩器，頻率為1HZ。整體電路如圖5所示圖5 整體電路圖圖5 整體圖2.3 電路的仿真 2.3.1 搶答電路的仿真此電路在仿真過程中需要注意在七段數(shù)碼管和7448之間加上拉電阻，否則七段數(shù)碼管無法顯示。其他功能滿足要求。開關(guān)接地時滅燈，開關(guān)打開時開始搶答。當(dāng)有一隊搶答后，其他隊伍搶答無效，滿足設(shè)計要求。 搶答電路的仿真如圖6所示：圖6 搶答電路仿真圖 2.3.2 定時電路的仿真開關(guān)閉合時置數(shù)30，開關(guān)打開時開始倒數(shù)計時，到00后停止，滿足設(shè)計要求。電路中加入了一個非門，是為了讓搶答后，計數(shù)立即停止，不會因為脈沖多計一個數(shù)。定時電路仿真圖如圖7所示：圖7定時電路仿真圖 2.3

10、.3 脈沖發(fā)生電路的仿真 脈沖發(fā)生電路仿真圖如圖8所示：圖8脈沖發(fā)生電路仿真圖為了便于仿真，我將電阻的參數(shù)改小，以便讓仿真軟件能夠仿真出波形，波形圖如圖9所示：圖9 仿真波形2.3.4 報警電路的仿真報警電路的仿真如圖10所示：圖10 報警電路仿真圖圖中4號端可以控制報警電路的開關(guān)，條形管顯示報警聲的大小。 3心得體會 一轉(zhuǎn)眼就到了實訓(xùn)周結(jié)束的時候了。雖然時間很短很緊，但是我一直認(rèn)認(rèn)真真去繪圖，思考每一個細(xì)節(jié)，作圖步驟，哪怕是一個很小的問題。的確，在學(xué)習(xí)的過程中我遇到了不少的難題，但都在同學(xué)老師的幫助下，一個個的被我解決，自己也感到高興。本次的課程設(shè)計，是對所學(xué)的數(shù)電知識的一次綜合應(yīng)用，既考驗

11、了我的知識掌握程度，也鍛煉了我的動手動腦能力。設(shè)計中，我時常會遇到一些問題，經(jīng)過查閱資料,請教一些學(xué)長，都一一解決，在此過程中我學(xué)會了許多新知識，對數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無論是對設(shè)計方法的掌握，還是對仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時，此次課程設(shè)計也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識漏洞和動本次的課程設(shè)計，是對所學(xué)的數(shù)電知識的一次綜合應(yīng)用，既考驗了我的知識掌握程度，也鍛煉了我的動手動腦能力。設(shè)計中，我時常會遇到一些問題，經(jīng)過查閱資料,請教一些學(xué)長，都一一解決，在此過程中我學(xué)會了許多新知識，對數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無論是對設(shè)計方法的掌握，還是對仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時，此次課程設(shè)計也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識漏洞和動手能力的缺乏。今后，我將更加努力學(xué)習(xí)數(shù)電課程，進(jìn)一步提高自己手能力的缺乏。今后，我將更加努力學(xué)習(xí)數(shù)電課程，進(jìn)一步提高自己說到感謝就不得不提到在這實習(xí)過程過給我們指導(dǎo)和幫助的老師，在學(xué)習(xí)過程中，你們孜孜不倦的傳授給我們知識和經(jīng)驗，恨不得我們多知道一點再多懂得一點，那樣敬業(yè)的態(tài)度，讓我們收獲很多。還有一起實習(xí)的同學(xué)們，也是因為你們才會讓我感覺到實習(xí)原來也沒那么漫長和艱辛。通過這次實習(xí)，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考、勇于克服困難、團(tuán)隊