八路智力搶答器課程設(shè)計(jì)11

1、1、培養(yǎng)同學(xué)對(duì)集成電路設(shè)計(jì)的動(dòng)手能力。 2、掌握八路智力搶答器設(shè)計(jì)方法和工作原理。設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，每組各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。設(shè)計(jì)的搶答器應(yīng)該具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)蜂鳴器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。在設(shè)計(jì)過程中還要給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。這樣就可以使第一個(gè)搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。搶答器具有定時(shí)搶答

2、的功能，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 2當(dāng)?shù)谝粋€(gè)人回答錯(cuò)誤，其他人還可以有機(jī)會(huì)繼續(xù)搶答。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容一個(gè)可容納八組參賽的數(shù)字式搶答器電路應(yīng)由顯示譯碼器，開關(guān)，電源若干，優(yōu)先器，鎖存器，方波發(fā)生器，蜂鳴器等部分組成。其整體電路框圖如圖31所示。其工作原理它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成，主體電路完成基本搶答后，選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功

3、能4.單元電路設(shè)計(jì)方案和原理說明搶答器電路設(shè)計(jì)其原理說明：其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時(shí)，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(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)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I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號(hào)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時(shí)74LS279

4、處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，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(1)、搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示譯碼電路用；二是要使其它選手按鍵操作無效。(2)、選用優(yōu)先編碼器74LS148、RS鎖存器、譯碼器7448組成搶答電路(3)、搶答電路工作原理：當(dāng)控制開關(guān)置于“清除”位置時(shí)，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出Q4Q1全為低電平。此時(shí)7448的=0， 顯示器滅燈；74LS148選通輸入=0,74LS148處于工作狀態(tài)，而鎖存電路不工

5、作。當(dāng)控制開關(guān)置于“開始”位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)，當(dāng)有選手按鍵搶答時(shí)，如5號(hào)選手優(yōu)先按5號(hào)鍵，則74LS148輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存后，Q1=1，=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，經(jīng)7448驅(qū)動(dòng)譯碼后，顯示器顯示數(shù)字5。Q1=1使74LS148為高電平。即74LS148禁止工作，封鎖其它按鍵輸入，當(dāng)按下的按鍵松開后，74LS148的EX為高電平，但由于Q1輸出仍為高電平不變，所以74LS148仍處于不工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號(hào)不被接受，這就保證搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。如圖（二）所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的搶答電路單元圖，定時(shí)電

6、路設(shè)計(jì)4LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號(hào)并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時(shí)間設(shè)定功能，本設(shè)計(jì)要求定時(shí)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(shí)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，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(dòng)右邊的芯片開始倒記時(shí)，同時(shí)右邊芯片產(chǎn)生的信號(hào)做為左邊芯片的CP信號(hào)推動(dòng)左邊的芯片倒記時(shí)，完成十進(jìn)制的倒記時(shí)功能。當(dāng)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(hào)，停

7、止記時(shí)，完成顯示搶答時(shí)間的功能。當(dāng)記到了30秒時(shí)，左邊的芯片產(chǎn)生的定時(shí)到信號(hào)輸出為低電位，也屏蔽了秒信號(hào)，使得數(shù)碼管顯示為00。主持人設(shè)定搶答時(shí)間，通過預(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，可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步可逆，計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，倒計(jì)時(shí)到零時(shí)，定時(shí)電路輸出低電平有效的“定時(shí)到信號(hào) ”。如圖（三）所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的定時(shí)電路單元圖。 同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖3所示。報(bào)警電路設(shè)計(jì)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成報(bào)警電路如下圖所示，其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率， 其輸出經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器， PR為控制信號(hào)，當(dāng)P

8、R為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之電路停振其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率為：f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(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，電路停振不再工作。如圖（四）所示為八路智力競(jìng)賽搶答器的報(bào)警電路單元圖。 4.控制電路設(shè)計(jì)搶答器控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停

9、止工作。根據(jù)上述功能要求，由此設(shè)計(jì)如圖五所示的控制電路。5.1)74LS148的引腳圖和邏輯功能表2）74121的邏輯功能表和引腳圖（代替74LS121）3)74LS192的邏輯功能表和引腳圖M4)元器件清單序號(hào)類型數(shù)量174LS279（RS鎖存器）1274LS48（4線7段譯碼驅(qū)動(dòng)器）3374LS148（8線3線優(yōu)先編碼器）1474LS192（十進(jìn)制可逆計(jì)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(yáng)聲器114B鍵（輸入開關(guān)）8

10、15電阻（510）216電阻（1K）217電阻（10K）918電阻（15K）219電阻（68K）220F） 221F）222電容（10F）223電容（100F）26.心得體會(huì)通過這次的課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字電路有了進(jìn)一步的了解，在設(shè)計(jì)搶答器、報(bào)警器、定時(shí)器的過程中，通過翻閱資料，上網(wǎng)搜索等，我對(duì)各電路器件（如：與非門，555定時(shí)器和LED顯像管等）及原理有了更深一層次的認(rèn)識(shí)，既增強(qiáng)了我的理解能力,也使我能更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。開始時(shí)我還不太明白電路是如何連接的，并且對(duì)其原理也不甚了解，但通過對(duì)所學(xué)知識(shí)更深入的了解和同學(xué)的講解和幫助，最終使我克服了難關(guān)，并成功地作出了設(shè)計(jì)。,我有過對(duì)知識(shí)掌握不足時(shí)的迷茫，也有過思路不清時(shí)的懊惱,但一路走來，我卻收獲了知識(shí)，收獲了希望和努力后的成果。參考文獻(xiàn)【