六路數(shù)字搶答器的設(shè)計課程設(shè)計報告

.z...**商學(xué)院課程設(shè)計報告題目六路數(shù)字搶答器的設(shè)計課程設(shè)計作品驗收表題目六路數(shù)字搶答器的設(shè)計參與人員**班級**設(shè)計任務(wù)與要求：設(shè)計一個供六人使用的搶答器；2、搶答器有鎖存和計數(shù)功能；作品完成情況：根本完成設(shè)計任務(wù)與要求。在Proteus軟件上的仿真結(jié)果完全到達設(shè)計要求，實物安裝調(diào)試過程中完成搶答局部，稍有欠缺。驗收情況：驗收教師簽名：___________年月日目錄1緒論11.1設(shè)計背景11.2設(shè)計任務(wù)與要求12總體設(shè)計方案12.1方案選擇12.2數(shù)字搶答器總體方框圖23系統(tǒng)詳細設(shè)計33.1相關(guān)元器件的介紹33.1.174LS27943.1.274LS14843.1.374LS48譯碼器54系統(tǒng)仿真與測試64.1Protues的根本操作方法64.2仿真步驟64.3仿真結(jié)果及分析75安裝與調(diào)試75.1安裝7面包板的使用方法及考前須知7安裝考前須知85.2調(diào)試9調(diào)試的方法9調(diào)試考前須知96收獲與體會10參考文獻11附錄11-.z.六路數(shù)字搶答器的設(shè)計1緒論1.1設(shè)計背景在許多比賽活動中為了準(zhǔn)確公正直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺搶答器通過數(shù)顯燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者同時還可以設(shè)置記分、犯規(guī)及獎勵記錄等多種功能設(shè)計就是針對上述各種要求設(shè)計出的供6名選手參賽使用的數(shù)字式競賽搶答器數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路組成先編碼電路存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路以兩局部組成主體電路通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能成擴展電路過布線接試等工作后，數(shù)字搶答器成形。1.2設(shè)計任務(wù)與要求1．設(shè)計制作一個可容納六組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)計一個搶答按鈕供搶答者使用。2．電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后，假設(shè)參賽者按搶答開關(guān)，則該組指示燈亮并用組別顯示電路顯示出搶答者的組別。此時，電路應(yīng)具備自鎖功能，使別組的搶答開關(guān)不起作用。2總體設(shè)計方案2.1方案選擇方案一采用74LS148優(yōu)先編碼器分辨選手搶答的先后，并通過RS鎖存器74LS279鎖存搶答者的編號，再經(jīng)過74LS48芯片譯碼驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示。方案二采用CC4067作為編碼電路的核心元件，當(dāng)有選手搶答時輸出四位相應(yīng)的8421BCD碼即可同時供16位選手搶答。經(jīng)CC4511七段譯碼器譯碼后驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示，同時利用CD4069組成一個多諧振蕩器，作為十進制計數(shù)器CC4510的CP脈沖使其計數(shù)并與D觸發(fā)器CD4013完成自動鎖存的功能。結(jié)論：與方案二相比，方案一使用的芯片少、電路簡單且同樣能實現(xiàn)其功能，應(yīng)選用方案一。2.2數(shù)字搶答器總體方框圖定時搶答器的總體框圖如圖1所示。其主要由主體電路和擴展電路兩局部組成。主體局部完成根本的搶答功能，即開場搶答后，中選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號。同時能封鎖輸入電路，制止其他選手搶答。擴展電路完成定時的搶答功能。顯示電路控制電路定時電路優(yōu)先編碼電路搶答按鈕譯碼電路鎖存器顯示電路控制電路定時電路優(yōu)先編碼電路搶答按鈕譯碼電路鎖存器主體電路主體電路主持人主持人控制開關(guān)譯碼電路顯示電路秒脈沖產(chǎn)生電路擴展電路譯碼電路顯示電路秒脈沖產(chǎn)生電路擴展電路圖1定時搶答器的總體框圖圖1所示定時搶器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目支持人將開關(guān)置于“去除〞位置，搶答器處于制止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定的時間，當(dāng)主持持人宣布搶答題目后，說一聲“搶答開場〞，同時將控制開關(guān)撥到“開場〞位置，搶答器處于工作狀態(tài)，搶答器要完成下面幾個工作：1.優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進展鎖存，然后有譯碼顯示電路顯示編號；2.制電路要對輸入編碼電路進展封鎖，防止其他選手再次進展搶答；3.主持人開關(guān)能將系統(tǒng)置零，以便進展下一輪搶答。3系統(tǒng)詳細設(shè)計搶答器電路圖2搶答電路參考電路如下圖。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是制止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"去除"端時，RS觸發(fā)器的端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于"開場"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時〔如按下S5〕，74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1,=1,74LS48處于工作狀態(tài)，４Q３Q２Q=101,經(jīng)譯碼顯示為"５"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148＝１，處于制止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍為１Ｑ＝１，使＝１，所以74LS148仍處于制止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置0去除"然后再進展下一輪搶答。74LS148為８線－３線優(yōu)先編碼器，3.1相關(guān)元器件的介紹該設(shè)計用到較多集成電路電路芯片，在此給出其管腳圖和局部功能介紹。3.1.174LS27974LS279RS鎖存器，當(dāng)R=1，S=0時，輸出為；當(dāng)R=1S=1時，鎖存器具有保持功能，將輸出一直保持為1，到達鎖存的目的。表1174LS279鎖存器功能輸入12輸出Q0000*1*011101111110沒改變3.1.274LS148下列圖為74LS148的功能介紹，ST為使能端，控制芯片的工作；當(dāng)無輸入時，YE*=1，有輸入時，YE*=0。其功能真值表如下：表274LS148功能表輸入輸出012345672101********11111011111111111100*******0000010******01001010*****011010010****0111011010***01111100010**011111101010*0111111110010011111111110174LS48譯碼器圖674LS48譯碼器管腳分布圖原理說明：開關(guān)S置于"清零"端時，RS觸發(fā)器的輸入端R均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS279中BI/RBO＝０，A3A2A1A0=0000,使之處于鎖存狀態(tài)。74LS279不工作，輸出全為0。當(dāng)開關(guān)S置于"開場"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時〔如按下S5〕，74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1,Y4系統(tǒng)仿真與測試4.1Protues的根本操作方法元件選用：翻開元件庫欄，移動鼠標(biāo)到需要的元件圖形上，按下左鍵，將元件符號拖拽到工作區(qū)。元件的移動、旋轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)制和刪除：用鼠標(biāo)單擊元件符號選定，用相應(yīng)的菜單、工具欄，或單擊右鍵激活彈出菜單，選定需要的動作。元器件參數(shù)設(shè)置：雙擊元件，設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)。導(dǎo)線的連接：要包括導(dǎo)線的連接、彎曲導(dǎo)線的調(diào)整、導(dǎo)線顏色的改變及連接點的使用。連接：鼠標(biāo)指向一元件的端點，出現(xiàn)小圓后，按下左鍵并拖拽導(dǎo)線到另一個元件的端點，出現(xiàn)小圓后松開鼠標(biāo)左鍵。

刪除和改動：選定該導(dǎo)線，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選delete。或者用鼠標(biāo)將導(dǎo)線的端點拖拽離開它與元件的連接點。4.2仿真步驟〔1〕根據(jù)自己所畫好的電路圖，在protues元器件庫選擇相應(yīng)的元器件?！?〕用導(dǎo)線將元器件按圖連接好。〔3〕將元器件相應(yīng)參數(shù)設(shè)置好?！?〕進展電路仿真，根據(jù)仿真修改相應(yīng)的參數(shù)。4.3仿真結(jié)果及分析搶答電路圖9搶答電路仿真5安裝與調(diào)試5.1安裝面包板的使用方法及考前須知為了方便，選擇用面包板來實現(xiàn)所設(shè)計的系統(tǒng)，面包板是專為電子電路的無焊接實驗設(shè)計制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時間，而且元件可以重復(fù)使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓(xùn)練。安裝分立元件時，為了便于看到其極性和標(biāo)志，將元件引腳理直后，在需要的地方折彎。為了防止裸露的引線短路，必須使用帶套管的導(dǎo)線，一般需剪斷元件引腳，因為這樣，元件才會插得穩(wěn)且結(jié)實，但是為了防止插錯時要二次使用，故引腳不宜剪得過短。一般不要插入引腳直徑〉0.8mm的元器件，以免破壞插座內(nèi)部接觸片的彈性。對屢次使用過的集成電路的引腳，必須修理整齊，引腳不能彎曲，所有的引腳應(yīng)稍向外偏，這樣能使引角與插孔可靠接觸。要根據(jù)電路圖確定元器件在面包板上的排列方式，目的是走線方便。為了能夠正確布線并便于查線，所有集成電路的插入方向要保持一致，不能為了臨時走線方便或縮短導(dǎo)線長度而把集成電路倒插。根據(jù)信號流程的順序，采用邊安裝邊調(diào)試的方法。元器件安裝之后，先連接電源線和地線。為了查線方便，連線盡量采用不同顏色。例如：正電源一般采用紅色絕緣皮導(dǎo)線，而負(fù)電源及接地一般采用黑色絕緣皮導(dǎo)線。安裝考前須知首先觀察原理圖，根據(jù)電氣要求進展合理的整體布局，最大限度的減少叉線和飛線，降低干擾。自己要形成一個大致的布局和接線方法，而且要盡量美觀。步驟如下：用萬用表檢查萬能板的內(nèi)部構(gòu)造，確定其內(nèi)部的電氣連接屬性。安裝前先檢查元器件的質(zhì)量，安裝時注意電解電容、集成芯片的引腳和極性。合理布局，分級安裝。穩(wěn)壓電源時一個小型電路系統(tǒng)，安裝強要對整機線路進展合理布局，一般按照電路餓順序一級一級的布線，連線盡可能短，否則很容易產(chǎn)生自激。安裝一個元件，先要用尖嘴鉗將其引腳成型，然后用鑷子將其引腳放入萬能板，高度要適中，符合電氣標(biāo)準(zhǔn)，完畢后用萬用表檢查元器件引腳份和萬能板是否接觸良好，在進展下一個元件的焊接。對于導(dǎo)線，要用斜口鉗切成適當(dāng)?shù)拈L度，然后成型安裝。安裝時必須采用絕緣良好的絕緣導(dǎo)線，兩縣的時候要處理號元件之間的距離，連接的時候線與線之間不能穿插。5.2調(diào)試調(diào)試的方法①不通電檢查電路安裝完畢后，不要急于通電，應(yīng)首先認(rèn)真檢查接線是否正確，包括多線少線錯線等尤其是電源線不能接錯或接反，以免通電后燒壞電路或元器件查線的方式有兩種一種是按照設(shè)計電路接線圖檢查安裝電路在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查連線一種方法是按實際線路對照電路原理圖按兩個元件接線端之間的連線去向檢查。無論哪種方法，在檢查中都要對已經(jīng)檢查過的連線做標(biāo)記，使用萬用表檢查連線很有幫助。②直觀檢查：連線檢查完畢后，直觀檢查電源，元器件接線端之間有無短路，連線處有無接觸不良。③通電檢查：把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓參加電路，電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果首先要觀察有無異常現(xiàn)象包括有無冒煙有無異常氣味、觸摸元件是否有發(fā)燙現(xiàn)象電源是否短路等如果出現(xiàn)異常應(yīng)立即切斷電源，排除故障后可重新通電。④分塊調(diào)試：包括測試和調(diào)整兩個方面。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進展測量；調(diào)整則是在測試的根底上對電路的構(gòu)造或參數(shù)進展修正，使之滿足設(shè)計要求。為了使測試能夠順利進展，設(shè)計的電路圖上應(yīng)標(biāo)出各點的電位值，以及其他參考數(shù)值。調(diào)試過程中我們不能單憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察，調(diào)試考前須知①測試之前要熟悉各種儀器的使用方法，并仔細加以檢查，防止由于儀器使用不當(dāng)或出現(xiàn)故障而作出錯誤判斷。②測試儀器和被測電路應(yīng)具有良好的共地，只有使儀器和電路之間建立一個公共地參考點，測試的結(jié)果才是準(zhǔn)確的。③調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問題需要更換或修改時，應(yīng)關(guān)斷電源，待更換完畢認(rèn)真檢查前方可重新通電。④調(diào)試過程中，不但要認(rèn)真觀察和檢測，還要認(rèn)真記錄。包括記錄觀察的現(xiàn)象、測量的數(shù)據(jù)間關(guān)系要時在記錄中應(yīng)附加說明尤其是那些和設(shè)計不符合的現(xiàn)象更是要注意。6收獲與體會