數(shù)電課程設(shè)計--8路智力競賽定時搶答器

1、精品文檔 電氣與電子信息工程學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：8路智力競賽定時搶答器 專業(yè)班級： xxx 學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號： xxx 指導(dǎo)教師： xxx 設(shè)計時間： 2021.06.172021.06.28 8路智力競賽定時搶答器一、 設(shè)計任務(wù)及要求本課程設(shè)計的根本任務(wù)，通過指導(dǎo)學(xué)生循序漸進地獨立完成數(shù)字電路的設(shè)計任務(wù)，加深學(xué)生對理論知識的理解，有效地提高了學(xué)生的動手能力，獨立分析問題、解決問題能力，協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)造性思維能力。重提高學(xué)生在數(shù)字電路應(yīng)用方面的實踐技能，樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。學(xué)生通過電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步

2、掌握工程設(shè)計方法和組織實踐的根本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實踐的程序和方法。二、 設(shè)計的作用、目的 通過課程設(shè)計各環(huán)節(jié)的實踐，應(yīng)使學(xué)生到達如下1.掌握數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計的根本方法根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標，初選電路；通過調(diào)查研究、設(shè)計計算，確定電路方案； 選測元器件，安裝電路，獨立進行試驗，并通過調(diào)試改良方案；分析課程設(shè)計結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告。2.培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題能力學(xué)會自己分析、找出解決問題的方法；對設(shè)計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案； 掌握一些測試電路的根本方法，課程設(shè)計中出現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗、再判斷的根本方法獨立解決；能對課程設(shè)計結(jié)

3、果進行分析和評價。3.掌握安裝、布線、調(diào)試等根本技能 掌握常用的仿真軟件，并能夠利用仿真軟件進行一定的電路調(diào)試、改良；掌握數(shù)字電路布線、調(diào)試的根本技巧；穩(wěn)固常用儀器的正確使用方法。4.培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力 通過嚴格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，樹立嚴肅認真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點、全面觀點及團結(jié)協(xié)作的精神。三、 設(shè)計過程1、 方案設(shè)計與論證搶答器的總體框圖：圖2-1-1所示電路包括主體電路和擴展電路兩局部。其中主體電路完成根本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，中選手按動搶答鍵時，數(shù)碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴展電路完成定時搶

4、答的功能以及報警功能。圖1所示電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“去除處，此時搶答器處于禁止狀態(tài)，選手不能進行搶答，定時顯示器顯示設(shè)定的時間30s，當主持人將控制開關(guān)置于 “開始時，揚聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開始倒計時。中選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，電路要完成以下功能： 1優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號；2揚聲器發(fā)出短暫聲響；3控制電路對其余輸入編碼進行封鎖，禁止其他選手進行搶答；4控制電路要使定時器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，中選手將問題答復(fù)完畢，主持人操作控制開關(guān)進行系統(tǒng)清零，

5、使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。 單元電路設(shè)計時間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標準信號源。如圖計數(shù)電路的設(shè)計該電路主要是對選手搶答的時間進行限制，可根據(jù)實際情況來設(shè)定。我們設(shè)定的有效搶答時間是30S，且是30進制的減法器，這樣更加具有人性化，能使選手客觀的感覺到剩余的時間是多少。我們選用的是74LS192芯片。如圖通過兩片74LS192級聯(lián)，U2的減記數(shù)時鐘輸入端接時鐘脈沖產(chǎn)生電路、U2的進位輸出端BO接U1的減記數(shù)時鐘輸入端。即當U2從9跳變到0的時候給U1

6、一個有效的信號，使得其計數(shù)。搶答電路的設(shè)計搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如下圖：八路搶答器的工作原理是：當主持人控制開關(guān)處于“清零位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端4Q1Q全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關(guān)撥到“開始位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端

7、I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當有選手將鍵按下時如按下S1，74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“1。另外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者答復(fù)完問題后，主持

8、人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進行下一輪搶答。 定時電路的設(shè)計該電路主要是對選手搶答的時間進行控制，從而有效的控制賽程的時間。我們設(shè)定的時間是30s，所求開始搶答的時候顯示是00，而當主持人按下開關(guān)的時候那么從30開始做減法運算。主要電路如圖定時電路圖74LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設(shè)定功能，本設(shè)計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設(shè)定為30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數(shù)端為低電位

9、，處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進制的倒記時功能。當有人搶答后1Q的輸出為1，經(jīng)過非門后變?yōu)?，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為00 報警電路的設(shè)計報警電路的設(shè)計主要是為了提醒主持人和選手此刻不能搶答。即當過了有效時間和有人搶答的時候，報警電路就會產(chǎn)生光電和聲音報警，從而提示選手和主持人。報警電路主要以發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。如圖時序控制電路設(shè)計時

10、序控制電路是搶答器的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：1當主持人將按下控制開關(guān)時，EI端為0,搶答和定時電路進入正常工作狀態(tài)；2當參賽選手按動搶答器開關(guān)時，搶答電路和定時電路停止工作；3當設(shè)定的搶答時間到，但無人搶答時，搶答電路和定時電路停止工作。圖時序電路圖電路總圖如圖總體電路圖 仿真搶答電路的仿真如圖4-1-1定時電路的仿真如圖報警電路的仿真 第六章 心得這次電子課程設(shè)計將理論與實踐有機地結(jié)合，既考查對理論知識的掌握程度，也考察實際動手能力和電腦操作能力，同時也對我們知識的綜合運用以及創(chuàng)新設(shè)計思維能力提出更高要求。對于這次八路搶答器，一開始還沒有頭緒，不會運用所學(xué)知識進行有效設(shè)計，但通過上網(wǎng)查閱

11、各種類似的設(shè)計以及老師講解，同時也查閱所提供的芯片功能，在仿真上實踐自己所布置的電路圖，慢慢地邊修改自己設(shè)計的缺乏，邊參詳同學(xué)們成功之處，可以講，與同學(xué)交流是我們小組設(shè)計成功一大助力。另外對各種器件的熟練掌握，是勾畫出根本的設(shè)計圖成功的關(guān)鍵，我們小組花了大量時間翻閱各種資料，特別是各芯片的真值表和引腳圖方面，同時也借助上網(wǎng)查詢填補這方面知識，令我們受益匪淺。當最電路的正確使我們非常振奮，也很有成就感和滿足感。 這次電子設(shè)計雖然花了很多時間，但是很值得，不但熟悉了很多芯片的功，學(xué)到了在上課學(xué)不到的東西通過自己分析和設(shè)計更好地運用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠比書上說的多很多

12、，可以利用不同的接法設(shè)計出各種各樣不同的電路出來。附錄附錄A 芯片引腳圖74LS14874LS4874LS19274LS27974LS0874LS04附錄B 元件清單序號類型數(shù)量174LS279RS鎖存器1274LS484線7段譯碼驅(qū)動器3374LS1488線3線優(yōu)先編碼器1474LS192十進制可逆計數(shù)器2574LS121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1674LS00二輸入與非門2774LS20四輸入與非門28NE55529晶體管3DG130110七段數(shù)碼管共陰極111B鍵觸發(fā)開關(guān)912發(fā)光二極管113揚聲器114B鍵輸入開關(guān)815電阻510216電阻1K217電阻10K918電阻15K219電阻68K220電容0.01F 221電容0.1F222電容10F223電容100F2參考文獻1閻石 ?數(shù)字電子技術(shù)根底第五版?北京：高等教育出版社.20062張克農(nóng) ?數(shù)字電子技術(shù)根底?北京：高等教育出版社.20033趙淑范等 ?電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計?北京：清華大學(xué)出版社.20064陳光明等 ?電子技