八路競賽搶答器的設(shè)計

1、 目 錄引言.1一 設(shè)計意義及要求21.1 設(shè)計意義21.2 設(shè)計要求2二 方案設(shè)計32.1 設(shè)計思路32.2 方案設(shè)計3 2.2.1設(shè)計方案一電路圖32.2.2設(shè)計方案二電路圖 簡單說明52.3 方案比較6三 器件選擇7 3.1 電阻73.2 74ls14873.3 74ls27983.4 74ls489四 部分電路設(shè)計.11 4.1 搶答電路.11 4.2 鎖存電路.11 4.2 輸出顯示電路.12五 調(diào)試與檢測135.1 調(diào)試中故障及解決辦法 135.2 調(diào)試與運行結(jié)果13仿真操作步驟及使用說明 14結(jié)束語15參考文獻16附錄 電路圖17本科生課程設(shè)計成績評定表.18引言 當(dāng)今社會搶答器

2、的需求是與日俱增，我們對公平的需求也是越來越大，我們在比賽中希望大家都能公平的去競爭而不是讓大家在一個不公平的環(huán)境下去競爭，于是搶答器誕生了，由于與其方便的使用方法，強大的功能以及公平競爭的特性，讓搶答器深受大眾喜愛，大家也希望看到有這樣一種東西的產(chǎn)生。在這之前只有舉旗搶答這一類方式，這種方式不僅精確度不夠高，而且人為因素影響太大，這就造成了各位搶答選手的抱怨，因為在大家舉旗時間相差不大的情況下，靠人眼與反應(yīng)力是很難分辨的，這是如果要靠裁判來判斷誰快誰慢的話，就很難把握公平，因為畢竟人的反應(yīng)力有限，所以大家迫切的希望有一種道具來精確的行使搶答的功能，讓搶答比賽能公平的進行，并且減輕裁判的工作，

3、每場比賽都要靠裁判來分辨誰快誰慢對裁判來說也是比較累的，如果有一種道具能顯示先搶答的選手的編號，并且能阻止其他選手在進行搶答，而且在裁判清零后，大家可以再開始進行搶答，這樣之后就減輕了裁判的功能，并且能精確的顯示先搶答的選手編號，而且自己不能反悔也可以阻止其他人搶答，于是搶答器應(yīng)運而生。搶答器產(chǎn)生后，各種節(jié)目都開始運用這種方便，公平，快捷的道具，這為搶答節(jié)目增色不少，大家也不用在擔(dān)心自己先手搶答后，裁判沒有判斷自己是先搶答的。于是在這股潮流的驅(qū)使下，我們也加入到搶答器的設(shè)計中來。 一，設(shè)計題目、目的及要求1.1設(shè)計題目 8路搶答器的設(shè)計1.2設(shè)計目的 1、熟悉74ls148、74ls28、74

4、ls29的功能和應(yīng)用 掌握其工作原理，并熟練運用它們。 2、熟悉面包板的使用。 3、掌握數(shù)字搶答器的工作原理以及制作方法。 4、增強動手能力，把握嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。 5、熟練運用所學(xué)習(xí)的模電及數(shù)電知識。1.3設(shè)計要求 1、八個選手或代表隊參加比賽，編號0，1，2，3，4，5，6，7，各用一個搶答按鈕，其編號與參賽者的號碼一致。此外，一個按鈕給主持人用來清零； 2、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將所鎖存的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來； 3、數(shù)碼管不顯示后動作選手編號，只顯示先動作選手編號，并保持到主持人清零為止； 4、選手只有在主持人說開始搶答后才能開始搶答撥動開關(guān)。 5、并且搶答結(jié)束后裁判沒有清零，選手不得

5、動自己的開關(guān)。二、方案設(shè)計2.1、總體設(shè)計思路 按照題目的要求，經(jīng)過自己的思考與分析以后，將思路確定。要滿足題目所說的，要能完成搶答功能，當(dāng)某一個選手輸入后，屏幕上能顯示出該選手的號碼，同時通過鎖存能限制其他選手的搶答，并且自己搶答后，由于鎖存效果也不能反悔。當(dāng)搶答開始時，主持人未說開始搶答時，裁判的開關(guān)置于清零端，由于此時數(shù)碼管處于滅燈狀態(tài)，所以無論選手如何操作，數(shù)碼管也不會有數(shù)據(jù)顯示，由此想到用裁判來控制清零端，當(dāng)裁判清零時，即可清除數(shù)碼管上的數(shù)字，并且由于開始時屏幕上不能有顯示，所以當(dāng)裁判置于開始端的時候，數(shù)碼管譯碼器的滅燈輸入端依然是滅燈輸入，只有當(dāng)選手觸發(fā)時才能改變電平，輸入內(nèi)容。另

6、外鎖存端必然是反饋鎖存，所以要使用后面芯片的信號來反饋給前面的芯片的使能端以控制其使能輸入，由此阻斷其他選手的輸入信號。鎖存后如果沒有其他信號去解鎖，系統(tǒng)就處于禁止工作狀態(tài)不能再工作，所以想到要用裁判清零來控制使能端，在消除數(shù)碼管顯示的同時來解鎖使能端，讓電路恢復(fù)其功能。2.2、方案設(shè)計2.2.1 設(shè)計方案1（個人方案） 根據(jù)以上思路，決定使用以下流程圖作為本次課程設(shè)計的方案，基本能實現(xiàn)搶答器的功能，可以完成說明書上的要求。流程圖如圖2-1所示。7段共陰極數(shù)碼管鎖存器譯碼器8位搶答器裁判控制端 圖2-1 根據(jù)上面的流程圖，由于有8個選手故選用74ls148 8-3譯碼器，同時含有使能輸入段用于

7、鎖存，并且含有使能輸出端用于反饋。數(shù)碼管譯碼器選用74ls48七段譯碼器，用裁判來控制清零端BI/RBO，另外由于74ls148鎖存后A0，A1，A2，GS輸出端全部變成高電平，會影響數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)，所以需要鎖存器來保持輸出數(shù)據(jù)不改變，由此想到用RS鎖存器來保持數(shù)據(jù)，當(dāng)R=S=0時狀態(tài)保持，數(shù)據(jù)不會改變。最后數(shù)碼管選用七段共陰極數(shù)碼管以配合74ls48。因此得出以下電路圖，自我設(shè)計電路圖如圖2-2所示。 圖2-2 分析說明 由于選手1的輸出數(shù)據(jù)是0，而當(dāng)74ls148輸入0的時候，輸出端A0、A1、A2的輸出電位不會改變，所以我們對選手1采用的是強制置一法，直接將選手一通過高電平接到數(shù)碼管譯碼

8、器的BI/RBO端 和反饋端。74ls148的使能輸入端EI是低電平有效，當(dāng)EI為高電平時，會使輸出端A0、A1、A2全部為高電平，所以裁判清零端必須是清零時，接低電平，開始可以不接，這樣也同時滿足了74ls48的滅燈輸入，當(dāng)BI/RBO為高電平時輸入數(shù)據(jù)，為低電平時清零，即屏幕變黑，這樣完成了裁判的功能，裁判左邊要接一個電阻防止裁判懸空時電路短路，但是這樣之后在運用裁判功能時，如果裁判未動而選手擅自將撥下去的開關(guān)撥起來就會使裁判開始行使功能時產(chǎn)生高阻態(tài)，進而阻止電路的運行，所以裁判未拔起開關(guān)時，選手不能動開關(guān)。參照74ls148功能表，其輸出電位與74ls48的輸出是相反的，由此想到利用反相

9、器，但是這樣就不具有保持數(shù)據(jù)的功能，由此想到利用74ls279芯片，由4個RS觸發(fā)器組成，并且其輸入都是R非和S非，當(dāng)R=S=0時，就可以起到保持數(shù)據(jù)的功能，當(dāng)R=S=1時，輸出端Q為1正好起到反相的功能，同時解決反相以及保持數(shù)據(jù)的問題，由于74ls148時低電平輸入，所以選手采用低電平輸入，右接電阻保持電位防止短路，運用74ls279將74ls148的GS輸出端接在上面后，根據(jù)真值表，GS初始是高電平，然后在信號輸入時會變成低電平，由此使Q輸出變成高電平正好起到反饋鎖存的作用。根據(jù)分析說明，完成上述電路圖。原理說明 首先是各個選手對應(yīng)的號碼0、1、2、3、4、5、6、7，每個選手所站的位置為

10、SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7。裁判的清零端是置于低電平，開始是將開關(guān)置于下方，當(dāng)宣布比賽開始時，裁判將開關(guān)置于下方，開始搶答，這時選手按下?lián)尨鸢粹o，例如第一次是六號先按下?lián)尨鸢粹o，這時74ls148的6號輸入端會變成低電平，然后輸出端A1、A2會由高電平變成低電平，GS也會由高電平變成低電平，由此第一個，第三個，第四個RS觸發(fā)器的R非和S非輸入端都會變成低電平，輸出端Q為高電平，所以74ls48的輸入端C、B、BI/RBO就會變成高電平，根據(jù)74ls48真值表，輸出6 同時由于第一個右端輸出高電平，故74ls148的使能端EI以及RS觸發(fā)器的R端會變成高電平，另外由于

11、EI端變成高電平，其輸出端A0、A1、A2都會變成高電平，所以R非和S非都變成高電平，由此保持數(shù)據(jù)，實現(xiàn)鎖存功能，其他選手輸入無效，并且自己無法反悔，裁判清零，使BI/RBO輸入端以及EI輸入端均變成低電平，選手拔起開關(guān)，搶答器可再次工作。2.2.2 方案2（小組設(shè)計方案） 小組設(shè)計方案如圖2-3所示 圖2-3 上述設(shè)計方案是利用D鎖存器，利用與非門將輸出端連接做鎖存信號，利用LE端變成低電平阻止選手信號的輸入，從而起到鎖存的作用，裁判清零會使LE變成高電平，恢復(fù)電路功能。2.3方案比較 小組方案明顯優(yōu)于自己設(shè)計的方案，小組方案實現(xiàn)的功能更為強大和便捷，更有利于搶答的實現(xiàn)，另外小組方案均使用的

12、彈簧開關(guān)，符合搶答器的風(fēng)格，自己設(shè)計的方案也能實現(xiàn)要求的功能，基本完成功能，但布線較為繁瑣，小組方案布線較為簡單，易懂直觀，一定程度上降低了錯誤出現(xiàn)的概率。，3、 器件選擇3.1電阻電阻均選用10K的電阻3.2 74LS1483.2.1 功能表74LS148功能表如表3-1所示 表3-13.2.2 管腳圖74LS148管腳圖如圖3-1所示 圖3-13.3.3 功能介紹 該芯片為16腳芯片，EI為使能輸入端，低電平有效，EI為高電平時，輸出全為高電平，GS為使能輸出端，只有EI為低電平并且滿足0到7有低電平輸入時，GS才有低電平輸出，才能滿足電路要求。3.3 74ls2793.3.1 管腳圖74

13、LS279管腳圖如圖3-2所示 圖3-23.3.2 功能表74LS279功能表如表3-2所示 表3-23、 功能介紹 這次設(shè)計用到其中兩個，R非等于S非等于低電平時輸出為高電平，R非等于S非等于高電平時，保持數(shù)據(jù)。3.4 74LS483.4.1 管腳圖74LS48管腳圖如圖3-3所示 圖3-33.4.2 功能表74LS48功能表如表3-3所示 表3-33.4.3 功能介紹 譯碼器，本設(shè)計中由于使用的是共陰極數(shù)碼管，需要高電平輸出的譯碼器，所以使用74LS48優(yōu)先譯碼器。四、部分電路設(shè)計4.1 搶答電路搶答器電路如圖4-1所示 圖4-1由選手開關(guān)和74ls148芯片構(gòu)成，作為選手的輸入端，用于選

14、手搶答，將搶答信號輸入到鎖存電路。4.2 鎖存電路鎖存電路如圖4-2所示 圖4-2 由74ls148芯片和74ls279芯片構(gòu)成，74ls279將74ls148輸入的信號做轉(zhuǎn)換與反饋實現(xiàn)鎖存功能。4.3輸出顯示電路輸出顯示電路如圖4-3所示 圖4-3 本電路由74ls48和共陰極數(shù)碼管組成，用于顯示搶答選手的號碼，便于分別。5、 調(diào)試與檢測5.1、調(diào)試中故障及解決辦法 第一次連完電路，電路無法顯示0，原因是0號選手的低電平輸入并不會改變輸出電平，后改用強制置0法，成功輸出0。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)裁判按下開始鍵后，選手如果連續(xù)將開關(guān)閉合在開啟，裁判端會由于高阻態(tài)而出現(xiàn)電平不能被確定，所以只有裁判先清零，

15、才能保證下一次的運行。5.2、調(diào)試與運行結(jié)果 按照上述方案解決問題后，連出正確的電路圖，根據(jù)正確的操作方法可以得到預(yù)期的結(jié)果。6、 仿真操作步驟及使用說明 用proteus仿真軟件進行仿真，將原件擺放好，按照圖示電路連接好，首先裁判置于開始端，然后選手搶答，輸出數(shù)據(jù)，能得到預(yù)期結(jié)果，說明仿真成功，沒有出現(xiàn)問題，仿真電路圖如圖6-1所示 圖6-1結(jié)束語通過這次課程設(shè)計，進一步深化了對數(shù)電、模電的學(xué)習(xí)以及理解，同時在實驗中也對各種芯片有了新的了解，認識了更多的芯片，也學(xué)會了運用更多的芯片，這些必將有利于今后的學(xué)習(xí)。同時，通過本次設(shè)計，自己的動手能力也有了很大的提升，從設(shè)計電路圖到仿真到實物連接，從思考到動手，從芯片的認識到連接電路圖到仿真軟件的應(yīng)用，在本次設(shè)計后，我對這些都有了全新的認識，對電路圖的理解以及仿真軟件的應(yīng)用都上升到了一個新的高度，在大家的一起努力下，完成了電路圖的設(shè)計與仿真，也培養(yǎng)了團隊合作能力以及大家的動手能力，在團隊合作中，我們團隊的凝聚力也在逐漸變強，大家的距離在縮短。雖然自己的設(shè)計不太成功，但是，通過這次課程設(shè)計，我找到了很多自己的不足，也學(xué)會了很多，總結(jié)了很多。總之，通過這次設(shè)計我學(xué)會了很多也提升了很多，不僅是學(xué)習(xí)