八路搶答器工作原理及其依據(jù)(最終打印版)

1、題目八路搶答器工作原理及其依據(jù)班級 _08 計(jì)科（ 1）班學(xué)號 _xxxxxxx_ _ 姓名 _xxx_ _ 指導(dǎo) _江老師 _ _ 時(shí)間 _2010-12-27 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓名xxx 班級08 計(jì)科 1 班指導(dǎo)老師江老師設(shè)計(jì)課題：八路搶答器工作原理及其依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求查找一個(gè)感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用電路，要求電子元件超過3050 個(gè)或以上，根據(jù)應(yīng)用電路的功能，確定封面上的題目，然后完成以下任務(wù)：1、分析電路由幾個(gè)部分組成，并用方框圖對它進(jìn)行整體描述；2、對電路的每個(gè)部分分別進(jìn)行單獨(dú)說明，畫出對應(yīng)的單元電路，分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路

2、的關(guān)系等等；3、用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖，在電路圖中加上自己的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；4、對整體電路原理進(jìn)行完整功能描述；5、列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；設(shè)計(jì)步驟1、 查閱相關(guān)資料，開始撰寫設(shè)計(jì)說明書；2、 先給出總體方案并對工作原理進(jìn)行大致的說明；3、 依次對各部分分別給出單元電路，并進(jìn)行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計(jì)算、 功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；4、 列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；5、 總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計(jì)中所涉及的所有參考文獻(xiàn)資料。設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不得少于3000 字。參考文獻(xiàn)1 閻石 . 數(shù)字電子電路 . 北京：高等教育出版社，1997. 2 謝自美 .

3、 電子線路設(shè)計(jì) . 實(shí)驗(yàn) . 測試 . 武昌：華中科技大學(xué)出版社，2005. 目錄1、 總體方案與原理說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2、 顯示電路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 3、 編碼模塊電路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 4、 減計(jì)時(shí)電路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 5、 秒脈沖產(chǎn)生電路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 6、 總體電路原理相關(guān)說明 . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 7、 總體電路原理圖 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 8、 元件清單 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 參考文獻(xiàn) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 設(shè)計(jì)心得體會. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 1 1. 總體方案與原理說明本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)八路帶倒計(jì)時(shí)搶答功能，實(shí)現(xiàn)方法較為巧妙， 同時(shí)在沒有用可編程芯片的情況下總體電路較為簡潔。設(shè)計(jì)主要由以下四大板塊構(gòu)成：編號顯示電路倒計(jì)時(shí)顯示電路脈沖信號產(chǎn)生電路倒計(jì)

7、時(shí)停止控制電路各個(gè)板塊間互有反饋，很好的實(shí)現(xiàn)了該設(shè)計(jì)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能流程圖 : 2 2. 顯示電路本電路采用七段共陰級數(shù)碼管顯示，同時(shí)采用74ls48來譯碼驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。具體電路如圖 1：圖 1- 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路表 1-74ls48 真值表該模塊原理很簡單， 74ls48三個(gè)控制端置相應(yīng)的有效電平后，輸出對應(yīng) bcd碼的七段顯示碼， 74ls48真值表見表 1。3 3. 編碼模塊電路該模塊采用 74ls148 8-3 線優(yōu)先編碼器來編碼，由于是低電平觸發(fā)，電路中應(yīng)用 10k上拉電阻，在觸發(fā)端無動(dòng)作時(shí)，輸出為111，gs輸出 1；當(dāng)觸發(fā)端有動(dòng)作時(shí)，輸出相應(yīng)編號的bcd 碼的反碼，同時(shí) gs輸出 0.

8、 具體電路見圖 2：圖 2-編碼模塊電路表 2-74ls148 真值表4 4. 減計(jì)時(shí)電路本模塊采用可預(yù)制的十進(jìn)制同步加/ 減計(jì)數(shù)器74ls192 ，192 的清除端是異步的。當(dāng)清除端（ clr ）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端（ cpd 、cpu ）狀態(tài)如何，即可完成清除功能。 192 的預(yù)置是異步的。 當(dāng)置入控制端 （load ）為低電平時(shí)， 不管時(shí)鐘 cp的狀態(tài)如何，輸出端（ qa qd ）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（ ad）相一致的狀態(tài)。 192 的計(jì)數(shù)是同步的， 靠 cpd 、cpu同時(shí)加在 4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。在 cpd 、cpu 上升沿作用下 qa qd 同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出

9、現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)時(shí)可分別利用 cpd或 cpu ，此時(shí)另一個(gè)時(shí)鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計(jì)數(shù)上溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（ co ）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為 cpu 低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)下溢出時(shí)，錯(cuò)位輸出端（ bo ）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為cpd 低電 平部分的低電平脈沖。具體電路如圖3，74ls192真值表見表 3：圖 3-減計(jì)時(shí)電路5 表 3-74ls192 真值表6 5. 秒脈沖產(chǎn)生電路此模塊采用 555 構(gòu)成的多諧振蕩器，產(chǎn)生矩形波。其周期計(jì)算公式t=0.69*（r6+2*r7 ）c1，占空比 d= （r6+r7 ）/（r6+2*r7 ）*100% 。由于只是仿真，

10、電路中的參數(shù)只是一個(gè)參考。 如若制作硬件， 可加入一個(gè)可變電阻器。 具體電路如圖4，附加圖 4-1 為仿真結(jié)果：圖 4-多諧振蕩器電路7 圖 4-1- 仿真結(jié)果8 6. 總電路原理及其電路圖為了更有效的描述該設(shè)計(jì)的原理， 報(bào)告中有相同和相似工作原理的講訴都只描述一次。 同時(shí)在講述一模塊的原理時(shí)，忽略另一模塊的影響。 同時(shí)各芯片還有不涉及到本設(shè)計(jì)的功能，都做無效化處理。八路帶限時(shí)搶答器功能實(shí)現(xiàn)的最直接證明就是三個(gè)數(shù)碼管的正常顯示，第一個(gè)數(shù)碼管用來顯示編號，二三數(shù)碼管用來顯示秒倒計(jì)時(shí)。在本設(shè)計(jì)中編號為18（非 07)，秒倒計(jì)時(shí)可從 099秒預(yù)置。首先是編號的顯示，設(shè)計(jì)中采用七段共陰數(shù)碼管，另由74

11、ls48驅(qū)動(dòng)，編碼電路采用 74ls148 8-3 線優(yōu)先編碼器完成，鎖存由四 r-s觸發(fā)器集成電路 74ls279完成?，F(xiàn)在從編碼電路講起，在沒有任何按鍵按下時(shí)，74ls148的輸出端（默認(rèn)為 a0、a1、a2）全為高電平，而輸出端分別接至r-s觸發(fā)器的置 1 端（低電平有效）, 編碼器的 gs輸出端接在第四個(gè)r-s觸發(fā)器的置 1 端（r-s 觸發(fā)器初始狀態(tài)都為 q輸出低電平），輸出 q端分別接至驅(qū)動(dòng)器的bcd 碼輸入端，第四個(gè)r-s觸發(fā)器的 q端則接至數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器的消隱端（低電平有效），所以初始態(tài)是數(shù)碼管消隱無顯示。在編碼器有觸發(fā)時(shí)，輸出端輸出相應(yīng)的二進(jìn)制電平，同時(shí)gs端輸出低電平， 驅(qū)動(dòng)

12、器的消隱端無效， 數(shù)碼管顯示相應(yīng)的編碼。 這里特別說明一下如何把 0 編碼成 8， 該電路中如果觸發(fā)d0端的話 r-s觸發(fā)器的輸出是0001,而驅(qū)動(dòng)器 74ls48的 bcd 碼輸入端是 x000，有且只有在低三位輸入為0 時(shí)，d端才能為高電平，這里就用到了兩個(gè)或門，或門是只要有一個(gè)輸入端為1 輸出為 1，有且在輸入端都為 0 時(shí)輸出 0，所以只有在 d0觸發(fā)的情況下低三位都為0 使之顯示 8。接下來便是該設(shè)計(jì)中的另一大模塊倒計(jì)時(shí)顯示電路的原理，該模塊用的74ls192十進(jìn)制可預(yù)置數(shù)計(jì)數(shù)器，可以做加減計(jì)數(shù)。該芯片的load 為低電平是輸出端輸出預(yù)置數(shù)（優(yōu)先于信號端）， 所以在初始階段先是loa

13、d 端為低電平置數(shù)，然后在 load 端為高電平時(shí)，如果低位計(jì)數(shù)器有減數(shù)脈沖輸入時(shí)做減法，并送相關(guān)的數(shù)據(jù)給數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)器顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。秒脈沖產(chǎn)生電路由555 組成，該模塊為 555 多諧振蕩電路， 原理在這里不再累訴。另倒計(jì)時(shí)停顯電路用一個(gè)d觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)完成， 本設(shè)計(jì)中只有兩種情況下要停止倒計(jì)時(shí)，第一是編碼電路有觸發(fā)（也就是有人搶答），第二是倒計(jì)9 時(shí)至 00（否則會從 99 減下去） 。在編碼器有觸發(fā)的時(shí)候gs端輸出低電平并鎖存到 r-s觸發(fā)器的輸出使驅(qū)動(dòng)器消隱無效同時(shí)經(jīng)過反向是d觸發(fā)器的置 1 端有效，使 d觸發(fā)器 q端輸出高電平，又經(jīng)反向使與非門輸出為確定狀態(tài)1，無法傳輸減法脈沖倒

14、計(jì)時(shí)停止。另一情況是在減至00 時(shí)，高位計(jì)數(shù)器的借位輸出端會輸出一個(gè)低電平脈沖（常態(tài)輸出高） ，該脈沖經(jīng)反向觸發(fā)d觸發(fā)器，使之輸出 q=d ，因常態(tài) q為高電平，所以與非門被封鎖無法傳輸脈沖。最后再統(tǒng)訴一下上面沒有解釋的功能，本設(shè)計(jì)有一個(gè)控制開關(guān)， 在開關(guān)打在清除端時(shí)， r-s觸發(fā)器及計(jì)數(shù)器load 端和 d觸發(fā)器清零端都接地，使搶答數(shù)據(jù)無法傳輸給驅(qū)動(dòng)器， 計(jì)數(shù)器置數(shù)，同時(shí)使 d觸發(fā)器工作在常態(tài)（q端輸出低電平）。同時(shí)呢在編碼器的選通端ei( 高電平時(shí)編碼無效）之前接入一個(gè)與非門，通過清除端和 d觸發(fā)器 q端控制，在清除時(shí)ei 為 1，無法編碼，而另一個(gè)編碼無效的是在計(jì)數(shù)器減到 00 時(shí)，d觸

15、發(fā)器的跳變，使ei 為 1，從而使在倒計(jì)時(shí)完成后即使有搶答也不會再顯示編號。10 7. 總體電路原理圖11 8. 元件清單序號名稱規(guī)格數(shù)量1 74hc24510 個(gè)2 74hc5956 個(gè)3 apm49531 個(gè)4 at89c2051(dip)4 個(gè)5 atmega164 個(gè)6 bt1365 個(gè)7 ds12c8871 個(gè)8 ds13022 個(gè)9 ds18b201 個(gè)10 lm386(dip)5 個(gè)11 max2325 個(gè)12 pl-2303(sop）1 個(gè)13 stc89c52(dip)1 個(gè)14 uln2803直插5 個(gè)15 按鍵自鎖開關(guān)六腳20 個(gè)16 按鍵6*6*5mm 78 個(gè)17 按

16、鍵12*12 20 個(gè)18 插槽起拔3 個(gè)19 插槽28p 25 個(gè)20 插槽40p 38 個(gè)21 插槽20dip 12 個(gè)22 插座14p 10 個(gè)23 插座16p 01 個(gè)24 超聲波發(fā)射接收2 個(gè)25 點(diǎn)陣3.8*3.8 4 個(gè)26 電容10uf 50 個(gè)27 電容30p 1 個(gè)28 杜邦線140個(gè)29 接插件電源座10 個(gè)30 接插件usb 接插件 a 型母口10 個(gè)12 31 接插件9 腳串口彎腳公頭13 個(gè)32 接線端子20 個(gè)33 晶振11.0592 15 個(gè)34 晶振12 20 個(gè)35 晶振6 10 個(gè)36 晶振24m 10 個(gè)37 晶振32.768k 10 個(gè)38 精密電位器

17、10k 30 個(gè)39 精密電位器2k 10 個(gè)40 精密電位器100k 20 個(gè)41 排針10 個(gè)42 排阻10k 45 個(gè)43 排阻1k 20 個(gè)44 三極管8550 50 個(gè)45 三極管8050 50 個(gè)46 數(shù)碼管4 并聯(lián)共陰10 個(gè)47 數(shù)碼管三聯(lián)共陽2 個(gè)48 萬能板9*15cm 8 塊49 一體化紅外接收頭smoo38 2 個(gè)13 參考文獻(xiàn)1 閻石. 數(shù)字電子電路 . 北京：高等教育出版社， 1997. 2 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì) .實(shí)驗(yàn).測試.武昌：華中科技大學(xué)出版社，2005.14 設(shè)計(jì)心得體會接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題設(shè)計(jì)的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、感興趣的題目，這對于整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是否能夠順利進(jìn)行關(guān)系極大。好比走路，這開始的第一步是具有決定意義的，第一步邁向何方，需要慎重考慮。否則，就可能走許多彎路、費(fèi)許多周折，甚至南轅北轍，難以到達(dá)目的地。因此，選；題時(shí)一定要考慮好了題目確定后就是找資料了。 查資料是做設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作，好的開端就相當(dāng)于成功了一半，到圖書館、書店、資料室、互聯(lián)網(wǎng)上去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。 總之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價(jià)值的，要一一記錄下來以備后用。通過這次設(shè)計(jì)， 我對數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的邏輯關(guān)系等有了一定的認(rèn)