八路搶答器工作原理與依據(jù)最終打印版

.../題目八路搶答器工作原理及其依據(jù)班級___08計科〔1班學(xué)號___xxxxxxx__姓名___xxx______________指導(dǎo)____江老師_____________時間___2010-12-27XX陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書姓名xxx班級08計科1班指導(dǎo)老師江老師設(shè)計課題：八路搶答器工作原理及其依據(jù)設(shè)計任務(wù)與要求查找一個感興趣的電工電子技術(shù)應(yīng)用電路,要求電子元件超過30~50個或以上,根據(jù)應(yīng)用電路的功能,確定封面上的題目,然后完成以下任務(wù)：分析電路由幾個部分組成,并用方框圖對它進行整體描述；對電路的每個部分分別進行單獨說明,畫出對應(yīng)的單元電路,分析電路原理、元件參數(shù)、所起的作用、以及與其他部分電路的關(guān)系等等；用簡單的電路圖繪圖軟件繪出整體電路圖,在電路圖中加上自己的班級名稱、學(xué)號、姓名等信息；對整體電路原理進行完整功能描述；列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；設(shè)計步驟查閱相關(guān)資料,開始撰寫設(shè)計說明書；先給出總體方案并對工作原理進行大致的說明；依次對各部分分別給出單元電路,并進行相應(yīng)的原理、參數(shù)分析計算、功能以及與其他部分電路的關(guān)系等等說明；列出標(biāo)準(zhǔn)的元件清單；總體電路的繪制及總體電路原理相關(guān)說明；6、列出設(shè)計中所涉及的所有參考文獻資料。設(shè)計說明書字?jǐn)?shù)不得少于3000字。參考文獻[1]閻石.數(shù)字電子電路.北京：高等教育出版社,1997.[2]謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試.武昌：華中科技大學(xué)出版社,2005.目錄總體方案與原理說明.............................................1顯示電路...............................................2編碼模塊電路................................................3減計時電路............................................4秒脈沖產(chǎn)生電路...................................................6總體電路原理相關(guān)說明......................................8總體電路原理圖......................................10元件清單..................................................11參考文獻............................................................13設(shè)計心得體會.......................................................141.總體方案與原理說明本設(shè)計可實現(xiàn)八路帶倒計時搶答功能,實現(xiàn)方法較為巧妙,同時在沒有用可編程芯片的情況下總體電路較為簡潔。設(shè)計主要由以下四大板塊構(gòu)成：編號顯示電路倒計時顯示電路脈沖信號產(chǎn)生電路倒計時停止控制電路各個板塊間互有反饋,很好的實現(xiàn)了該設(shè)計應(yīng)該實現(xiàn)的功能流程圖:2.顯示電路本電路采用七段共陰級數(shù)碼管顯示,同時采用74LS48來譯碼驅(qū)動數(shù)碼管。具體電路如圖1：圖1-數(shù)碼管驅(qū)動電路表1-74LS48真值表該模塊原理很簡單,74LS48三個控制端置相應(yīng)的有效電平后,輸出對應(yīng)BCD碼的七段顯示碼,74LS48真值表見表1。3.編碼模塊電路該模塊采用74LS1488-3線優(yōu)先編碼器來編碼,由于是低電平觸發(fā),電路中應(yīng)用10K上拉電阻,在觸發(fā)端無動作時,輸出為111,GS輸出1；當(dāng)觸發(fā)端有動作時,輸出相應(yīng)編號的BCD碼的反碼,同時GS輸出0.具體電路見圖2：圖2-編碼模塊電路表2-74LS148真值表4.減計時電路本模塊采用可預(yù)制的十進制同步加/減計數(shù)器74LS192,192的清除端是異步的。當(dāng)清除端〔CLR為高電平時,不管時鐘端〔CPD、CPU狀態(tài)如何,即可完成清除功能。192的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端〔~LOAD為低電平時,不管時鐘CP的狀態(tài)如何,輸出端〔QA～QD即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端〔A～D相一致的狀態(tài)。192的計數(shù)是同步的,靠CPD、CPU同時加在4個觸發(fā)器上而實現(xiàn)。在CPD、CPU上升沿作用下QA～QD同時變化,從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。當(dāng)進行加計數(shù)或減計數(shù)時可分別利用CPD或CPU,此時另一個時鐘應(yīng)為高電平。當(dāng)計數(shù)上溢出時,進位輸出端〔~CO輸出一個低電平脈沖,其寬度為CPU低電平部分的低電平脈沖；當(dāng)計數(shù)下溢出時,錯位輸出端〔~BO輸出一個低電平脈沖,其寬度為CPD低電平部分的低電平脈沖。具體電路如圖3,74LS192真值表見表3：圖3-減計時電路表3-74LS192真值表5.秒脈沖產(chǎn)生電路此模塊采用555構(gòu)成的多諧振蕩器,產(chǎn)生矩形波。其周期計算公式T=0.69*〔R6+2*R7C1,占空比D=〔R6+R7/〔R6+2*R7*100%。由于只是仿真,電路中的參數(shù)只是一個參考。如若制作硬件,可加入一個可變電阻器。具體電路如圖4,附加圖4-1為仿真結(jié)果：圖4-多諧振蕩器電路圖4-1-仿真結(jié)果6.總電路原理及其電路圖為了更有效的描述該設(shè)計的原理,報告中有相同和相似工作原理的講訴都只描述一次。同時在講述一模塊的原理時,忽略另一模塊的影響。同時各芯片還有不涉及到本設(shè)計的功能,都做無效化處理。八路帶限時搶答器功能實現(xiàn)的最直接證明就是三個數(shù)碼管的正常顯示,第一個數(shù)碼管用來顯示編號,二三數(shù)碼管用來顯示秒倒計時。在本設(shè)計中編號為1~8〔非0~7>,秒倒計時可從0~99秒預(yù)置。首先是編號的顯示,設(shè)計中采用七段共陰數(shù)碼管,另由74LS48驅(qū)動,編碼電路采用74LS1488-3線優(yōu)先編碼器完成,鎖存由四R-S觸發(fā)器集成電路74LS279完成。現(xiàn)在從編碼電路講起,在沒有任何按鍵按下時,74LS148的輸出端〔默認為A0、A1、A2全為高電平,而輸出端分別接至R-S觸發(fā)器的置1端〔低電平有效,編碼器的GS輸出端接在第四個R-S觸發(fā)器的置1端〔R-S觸發(fā)器初始狀態(tài)都為Q輸出低電平,輸出Q端分別接至驅(qū)動器的BCD碼輸入端,第四個R-S觸發(fā)器的Q端則接至數(shù)碼管驅(qū)動器的消隱端〔低電平有效,所以初始態(tài)是數(shù)碼管消隱無顯示。在編碼器有觸發(fā)時,輸出端輸出相應(yīng)的二進制電平,同時GS端輸出低電平,驅(qū)動器的消隱端無效,數(shù)碼管顯示相應(yīng)的編碼。這里特別說明一下如何把0編碼成8,該電路中如果觸發(fā)D0端的話R-S觸發(fā)器的輸出是0001,而驅(qū)動器74LS48的BCD碼輸入端是X000,有且只有在低三位輸入為0時,D端才能為高電平,這里就用到了兩個或門,或門是只要有一個輸入端為1輸出為1,有且在輸入端都為0時輸出0,所以只有在D0觸發(fā)的情況下低三位都為0使之顯示8。接下來便是該設(shè)計中的另一大模塊倒計時顯示電路的原理,該模塊用的74LS192十進制可預(yù)置數(shù)計數(shù)器,可以做加減計數(shù)。該芯片的LOAD為低電平是輸出端輸出預(yù)置數(shù)〔優(yōu)先于信號端,所以在初始階段先是LOAD端為低電平置數(shù),然后在LOAD端為高電平時,如果低位計數(shù)器有減數(shù)脈沖輸入時做減法,并送相關(guān)的數(shù)據(jù)給數(shù)碼管驅(qū)動器顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。秒脈沖產(chǎn)生電路由555組成,該模塊為555多諧振蕩電路,原理在這里不再累訴。另倒計時停顯電路用一個D觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)完成,本設(shè)計中只有兩種情況下要停止倒計時,第一是編碼電路有觸發(fā)〔也就是有人搶答,第二是倒計時至00〔否則會從99減下去。在編碼器有觸發(fā)的時候GS端輸出低電平并鎖存到R-S觸發(fā)器的輸出使驅(qū)動器消隱無效同時經(jīng)過反向是D觸發(fā)器的置1端有效,使D觸發(fā)器Q端輸出高電平,又經(jīng)反向使與非門輸出為確定狀態(tài)1,無法傳輸減法脈沖倒計時停止。另一情況是在減至00時,高位計數(shù)器的借位輸出端會輸出一個低電平脈沖〔常態(tài)輸出高,該脈沖經(jīng)反向觸發(fā)D觸發(fā)器,使之輸出~Q=D,因常態(tài)~Q為高電平,所以與非門被封鎖無法傳輸脈沖。最后再統(tǒng)訴一下上面沒有解釋的功能,本設(shè)計有一個控制開關(guān),在開關(guān)打在清除端時,R-S觸發(fā)器及計數(shù)器LOAD端和D觸發(fā)器清零端都接地,使搶答數(shù)據(jù)無法傳輸給驅(qū)動器,計數(shù)器置數(shù),同時使D觸發(fā)器工作在常態(tài)〔Q端輸出低電平。同時呢在編碼器的選通端EI<高電平時編碼無效之前接入一個與非門,通過清除端和D觸發(fā)器~Q端控制,在清除時EI為1,無法編碼,而另一個編碼無效的是在計數(shù)器減到00時,D觸發(fā)器的跳變,使EI為1,從而使在倒計時完成后即使有搶答也不會再顯示編號。7.總體電路原理圖8.元件清單序號名稱規(guī)格數(shù)量174HC24510個274HC5956個3APM49531個4AT89C2051<DIP>4個5ATMega164個6BT1365個7DS12C8871個8DS13022個9DS18B201個10LM386<DIP>5個11MAX2325個12PL-2303<sop1個13STC89C52<DIP>1個14ULN2803直插5個15按鍵自鎖開關(guān)六腳20個16按鍵6*6*5mm78個17按鍵12*1220個18插槽起拔3個19插槽28P25個20插槽40P38個21插槽20DIP12個22插座14P10個23插座16P01個24超聲波發(fā)射接收2個25點陣3.8*3.84個26電容10uf50個27電容30P1個28杜邦線140個29接插件電源座10個30接插件USB接插件A型母口10個31接插件9腳串口彎腳公頭13個32接線端子20個33晶振11.059215個34晶振1220個35晶振610個36晶振24M10個37晶振32.768K10個38精密電位器10K30個39精密電位器2K10個40精密電位器100K20個41排針10個42排阻10K45個43排阻1K20個44三極管855050個45三極管805050個46數(shù)碼管4并聯(lián)共陰10個47數(shù)碼管三聯(lián)共陽2個48萬能板9*15cm8塊49一體化紅外接收頭SMOO382個參考文獻[1]閻石.數(shù)字電子電路.北京：高等教育出版社,1997.[2]謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試.武昌：華中科技大學(xué)出版社,2005.設(shè)計心得體會接到任務(wù)以后進行選題。選題設(shè)計的開端,選擇恰當(dāng)?shù)摹⒏信d趣的題目,這對于整個畢業(yè)設(shè)計是否能夠順利進行關(guān)系極大。好比走路,這開始的第一步是具有決定意義的,第一步邁向何方,需要慎重考慮。否則,就可能走許多彎路、費許多周折,甚至南轅北轍,難以到達目的地。因此,選；題時一定要考慮好了題目確定后就是找資料了。查資料是做設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作,好的開端就相當(dāng)于成功了一半,到圖書館、書店、資料室、互聯(lián)網(wǎng)上去雖說是比較原始的方式,但也有可取之處的?？傊?不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的,要一一記錄下來以備后用。通過這次設(shè)計,我對數(shù)字電路設(shè)計中的邏輯關(guān)系等有了一定的認識