8路搶答器的數(shù)字電路

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告8路智力搶答器設(shè)計(jì)與制作設(shè)計(jì)要求：1、可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽；2、主持人控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始；3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能；4、搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定；5、具有報(bào)警功能。設(shè)計(jì)人：羅帥學(xué)號(hào)： 專業(yè)：08電氣班級：1成績： 評閱人： 哈爾濱應(yīng)用技術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院8路智力搶答器設(shè)計(jì)與制作8路智力搶答器是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)由主持人控制、定時(shí)搶答、報(bào)警功能的裝置。他是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答。一旦有人搶答，顯示器上會(huì)同時(shí)顯示搶答時(shí)間和搶答選手號(hào)碼。當(dāng)超出規(guī)定時(shí)間時(shí)，即使搶

2、答，不會(huì)顯示選手號(hào)碼。8路智力搶答器包括組合邏輯電路和時(shí)序電路。通過此次設(shè)計(jì)與制作，進(jìn)一步的了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實(shí)用方法.且由于8路智力搶答器包括組合邏輯電路和時(shí)敘電路.通過它可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與時(shí)序電路的原理與使用方法。一、設(shè)計(jì)要求（一）設(shè)計(jì)指標(biāo) 1、 計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對應(yīng)，分別是S0S7。2、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（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。 3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶

3、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)碼管行顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。4、搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（如30s）。 當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響。 5、參賽選手在設(shè)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。6、 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，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超

4、時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00。 （二）設(shè)計(jì)要求1、畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；2、元器件及參數(shù)選擇；3、電路仿真與調(diào)試；（三）制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。（四）編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。二、原理框圖搶答器系統(tǒng)原理框圖如下所示。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)搶答的功能，和搶答響鈴、倒計(jì)時(shí)為零時(shí)報(bào)警功能。 搶答按鈕優(yōu)先編碼電路鎖存器譯碼電路顯示電路主持人控制開關(guān)控制電路報(bào)警電路秒脈沖產(chǎn)生電路定是電路顯示電路主體

5、電路擴(kuò)展電路圖1 八路智力搶答器的組成框圖三、元器件序號(hào)名 稱型 號(hào)數(shù)量1七段譯碼器74LS4812十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器74LS19223555定時(shí)器CB55524優(yōu)先編碼器74HC14815RS鎖存器74LS279 26與非門74LS00 17非門74LS0438與門74LS11D19電阻根據(jù)具體要求 710電容16CE470AX 211蜂鳴器SP10212開關(guān)AZD1169113共陰極顯示器314搶答按扭DSWPK 115開關(guān)SPD1 16小燈泡PROBE117發(fā)光二極管A694B 2四、各功能塊電路圖及功能簡介l 主體電路電路圖如下：1、電路功能分析（1）優(yōu)先編碼電路（74LS148）分辨出

6、搶答者編號(hào)，由鎖存器（74LS279）鎖存，由譯碼器（74LS47）顯示編號(hào)；（2）控制電路對輸入電路進(jìn)行封鎖，避免其他人兩次搶答；（3）Space開關(guān)置于“閉合”，顯示數(shù)碼管熄滅（黑屏），置于“斷開”，等待下一輪。（4）當(dāng)有選手搶答時(shí)，譯碼器74LS47的BI/RBO出現(xiàn)高電平，此時(shí)蜂鳴器發(fā)生，報(bào)警有選手搶答。2、電路工作原理分析（1）RS觸發(fā)器“74LS47”的真值表 （2）RS觸發(fā)器“74LS148”的真值表 （3）RS觸發(fā)器“74LS279”的真值表（與非門）3、工作狀態(tài)（1）Space位于“消除”，觸發(fā)器“74LS279”的四個(gè)端接地（低電平），輸出端（1Q1，1Q2，2Q1，2Q2

7、）全部為低電平，于是74LS47的，顯示器燈熄滅。（2）74LS148選通輸入端（即），74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存器不工作。（3）當(dāng)Space位于“開始”端時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存器同時(shí)工作，等待輸入端（74LS148）的輸入端0、7輸入信號(hào)。（4）例如：按下“5”號(hào)，編碼器的輸出，即（CBA=010）經(jīng)RS儲(chǔ)存器后，1Q1=1,即，74LS279處于工作狀態(tài)，2Q2，2Q1，1Q2=101,經(jīng)過74LS47譯碼后，顯示器顯示“5”。 （5）1Q1，使74LS148的（即），74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的輸入。（6）當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的（即），但由于1Q的

8、輸出端仍維持高電平不變，所以仍然處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的輸入。（7）當(dāng)Space接地，才能復(fù)位，進(jìn)入下一輪工作。l 拓展電路1、定時(shí)電路：由節(jié)目主持人根設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對計(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)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖所示1、電路功能分析（1）通過十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行預(yù)置時(shí)間設(shè)置，由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。（2）A開關(guān)置于“閉合”，顯示器顯示被置數(shù)30，置于“斷開”，開始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)。2、電路工作原理分析“74LS192”的真值表減計(jì)數(shù)

9、110加計(jì)數(shù)110abcdabcd0000001Q0Q1Q2Q3D0D1D2D3CPDCPUCR輸出輸入該部分主要由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。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路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)置數(shù)，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對計(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

10、計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)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)以后選手搶答無效。 2、 控制電路設(shè)計(jì)時(shí)序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)電路停止工作。 根據(jù)上面的功能要求設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖5所示。圖中，門G1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端 。 下圖的工作原理是：主持人控制開關(guān)從

11、“清除”位置撥到“開始”位置時(shí)，來自于圖2中的74LS279的輸出Q=0，經(jīng)G3反相，A1，則時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為 1，門G2的輸出=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，Q1，經(jīng) G3反相，A0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)門G2的輸出=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為0， =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)門G1處于關(guān)閉狀態(tài)，封鎖 CP信號(hào)，使

12、定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。五、總接線元件布局簡圖六、總結(jié)1 實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法（1） 對搶答器數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能的處理 在實(shí)驗(yàn)初期設(shè)計(jì)的電路基本功能電路中，選手搶答時(shí)，具有優(yōu)先級排列，電路顯示不具有穩(wěn)定性，不斷產(chǎn)生脈沖。在老師的幫忙，發(fā)現(xiàn)是在對SR鎖存器74LS279的接線上有問題，S和R端在不斷的被置為高電平和低電平，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定，后仔細(xì)研究電路產(chǎn)生的脈沖，調(diào)試，得以實(shí)現(xiàn)搶答器對數(shù)據(jù)鎖存顯示的功能。（2） 對定時(shí)搶答功能的處理 實(shí)驗(yàn)初期，對十進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器74LS192的真值表和555定時(shí)器各功能端度沒能掌握，導(dǎo)致對置數(shù)和產(chǎn)生脈沖進(jìn)行減數(shù)兩個(gè)功能都沒能實(shí)

13、現(xiàn)，后經(jīng)過上網(wǎng)和到圖書館查閱資料，并在老師的解釋下，了解了如何正確使用，經(jīng)多次連接實(shí)驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)定時(shí)搶答功能。（3） 報(bào)警功能設(shè)置經(jīng)查閱資料，得到報(bào)警功能設(shè)置的電路設(shè)計(jì)及時(shí)序控制電路如下：l 報(bào)警電路由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如下圖所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo1.43（R12R2）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。l 時(shí)序控制電路集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。由于所使用的multisim1.0仿真軟件沒有74LS121非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,所以無法調(diào)試該功能的有效性，但是我在基本功能的設(shè)置時(shí)添加了一個(gè)蜂鳴器，如果有選手搶答，則蜂鳴器發(fā)聲。另外在定時(shí)電路上也添加了蜂鳴器和指示燈，以達(dá)到報(bào)警功能。但是由于本人使用的multisim1.0仿真軟件又存在無法發(fā)聲的問題，所以無法驗(yàn)證報(bào)警功能是否達(dá)到。2 設(shè)計(jì)體會(huì)實(shí)驗(yàn)的初期，由于對整個(gè)的電路還不能從整體把握，只能從實(shí)驗(yàn)書上的實(shí)驗(yàn)要求出發(fā)，結(jié)合查找到的資料提出解決方案。通過多次連接他人的電路，不斷地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，于是對電路的設(shè)計(jì)和要求有了自己的想法，并加以了嘗試。這次實(shí)驗(yàn)是數(shù)電實(shí)驗(yàn)的一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，通過這次實(shí)驗(yàn)，使我們將以前