八路數(shù)字顯示搶答器的設(shè)計(jì)

1、 八路數(shù)字顯示搶答器的設(shè)計(jì)目 錄1 實(shí)習(xí)目的與要求.22實(shí)習(xí)內(nèi)容32.1電路設(shè)計(jì). .32.1.1 搶答電路設(shè)計(jì). 32.1.2 定時(shí)電路設(shè)計(jì) . 42.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 52.1.4 時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) . 62.2 整體電路設(shè)計(jì). 62.3 電路的仿真62.3.1 搶答電路的仿真 .7 2.3.2定時(shí)電路的仿真 .8 2.3.3脈沖發(fā)生電路的仿真 . .92.3.4報(bào)警電路的仿真 . .113 心得體會(huì) .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(shí)習(xí)目的要求 實(shí)習(xí)內(nèi)容本次實(shí)習(xí)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個(gè)八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì)，采用電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成競(jìng)賽搶答器電路的

2、設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，在微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)數(shù)字式競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)。實(shí)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(jì)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(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)記分、犯規(guī)和獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。搶答開(kāi)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(hào)鑒別數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器(自動(dòng)記分)原理框圖定時(shí)器犯規(guī)電路音頻信號(hào)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(jì)要求：1、基本部分(1) 搶答器可供八組使用，組別鍵(信)號(hào)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(hào)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(jiǎn)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(hào)。(2) 自動(dòng)記分(受組別信號(hào)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?dòng)累計(jì)在某組記分器上）。(3) 超時(shí)報(bào)警。實(shí)習(xí)任務(wù)要求1、畫(huà)出總體設(shè)計(jì)框圖，以說(shuō)明數(shù)字式競(jìng)賽搶答器由哪些相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對(duì)原理作輔助說(shuō)明。2、設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的電路圖，加上原理說(shuō)明。3、選擇合適的元器件，在仿真軟件上連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路。在連接驗(yàn)

4、證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式，在充分電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除。4、在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路的元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路的連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試。 5、自行接線驗(yàn)證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問(wèn)題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問(wèn)題包括元器件選擇、連接和整體設(shè)計(jì)引起的問(wèn)題。2實(shí)習(xí)內(nèi)容2.1電路設(shè)計(jì)2.1.1 搶答電路設(shè)計(jì)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(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（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(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于"清除"端時(shí)，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個(gè)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(kāi)關(guān)S置于"開(kāi)始"時(shí)，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(shí)（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(kāi)即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)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(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，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(kāi)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(shí)電路設(shè)計(jì)如圖2為定時(shí)電路。該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)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(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)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(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)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(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。圖2 定時(shí)電路圖2.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路圖如圖3所示，其中555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器。其輸出信號(hào)經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖3 報(bào)警電路圖2.1.4 時(shí)序控制電路設(shè)

8、計(jì)時(shí)序控制電路如圖4所示。若當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)依然無(wú)人搶答，則BO2輸出低電平，封鎖兩個(gè)與非門(mén)，使脈沖信號(hào)不能輸入，計(jì)時(shí)停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無(wú)法再搶答。若有一隊(duì)搶答，則CTR輸出高電平，經(jīng)過(guò)非門(mén)變?yōu)榈碗娖?，封鎖兩個(gè)與非門(mén)，使脈沖信號(hào)不能輸入，計(jì)時(shí)停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無(wú)法再搶答。圖4 時(shí)序控制電路2.2 整體電路設(shè)計(jì)整體電路分為搶答電路，定時(shí)電路，報(bào)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(shí)電路采用74ls192，接成減數(shù)計(jì)數(shù)。報(bào)警電路用555芯片接成多諧振蕩器，它的控制信號(hào)為定時(shí)電路高位片的借位信號(hào)。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(guò)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(wú)法顯示。其他功能滿(mǎn)足要求。開(kāi)關(guān)接地時(shí)滅燈，開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)開(kāi)始搶答。當(dāng)有一隊(duì)搶答后，其他隊(duì)伍搶答無(wú)效，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(shí)電路的仿真開(kāi)關(guān)閉合時(shí)置數(shù)30，開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)開(kāi)始倒數(shù)計(jì)時(shí)，到00后停止，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。電路中加入了一個(gè)非門(mén)，是為了讓搶答后，計(jì)數(shù)立即停止，不會(huì)因?yàn)槊}沖多計(jì)一個(gè)數(shù)。定時(shí)電路仿真圖如圖7所示：圖7定時(shí)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(bào)警電路的仿真報(bào)警電路的仿真如圖10所示：圖10 報(bào)警電路仿真圖圖中4號(hào)端可以控制報(bào)警電路的開(kāi)關(guān)，條形管顯示報(bào)警聲的大小。 3心得體會(huì) 一轉(zhuǎn)眼就到了實(shí)訓(xùn)周結(jié)束的時(shí)候了。雖然時(shí)間很短很緊，但是我一直認(rèn)認(rèn)真真去繪圖，思考每一個(gè)細(xì)節(jié)，作圖步驟，哪怕是一個(gè)很小的問(wèn)題。的確，在學(xué)習(xí)的過(guò)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(gè)個(gè)的被我解決，自己也感到高興。本次的課程設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的數(shù)電知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，既考驗(yàn)

11、了我的知識(shí)掌握程度，也鍛煉了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。設(shè)計(jì)中，我時(shí)常會(huì)遇到一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)查閱資料,請(qǐng)教一些學(xué)長(zhǎng)，都一一解決，在此過(guò)程中我學(xué)會(huì)了許多新知識(shí)，對(duì)數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無(wú)論是對(duì)設(shè)計(jì)方法的掌握，還是對(duì)仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識(shí)漏洞和動(dòng)本次的課程設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的數(shù)電知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，既考驗(yàn)了我的知識(shí)掌握程度，也鍛煉了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。設(shè)計(jì)中，我時(shí)常會(huì)遇到一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)查閱資料,請(qǐng)教一些學(xué)長(zhǎng)，都一一解決，在此過(guò)程中我學(xué)會(huì)了許多新知識(shí)，對(duì)數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無(wú)論是對(duì)設(shè)計(jì)方法的掌握，還是對(duì)仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識(shí)漏洞和動(dòng)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(shuō)到感謝就不得不提到在這實(shí)習(xí)過(guò)程過(guò)給我們指導(dǎo)和幫助的老師，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，你們孜孜不倦的傳授給我們知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，恨不得我們多知道一點(diǎn)再多懂得一點(diǎn)，那樣敬業(yè)的態(tài)度，讓我們收獲很多。還有一起實(shí)習(xí)的同學(xué)們，也是因?yàn)槟銈儾艜?huì)讓我感覺(jué)到實(shí)習(xí)原來(lái)也沒(méi)那么漫長(zhǎng)和艱辛。通過(guò)這次實(shí)習(xí)，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考、勇于克服困難、團(tuán)隊(duì)