四路智能搶答器課程設計報告

1、<p>　　電子技術課程設計總結報告</p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程技術</p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　

2、　指導教師 </p><p>　　課題題目：四路智能搶答器</p><p><b>　　一、課程設計目的</b></p><p>　　本次課程設計主要是配合《模擬電子技術》和《數(shù)字電子技術》理論課程而設置的一門實踐性課程，起到鞏固所學知識，加強綜合能力，培養(yǎng)電路設計能力，提高實驗技術，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。</p>

3、;<p><b>　　二、初始條件：</b></p><p>　　本課程設計，要求用集成電路：74LSl48，74LS192,74LS175，74LS160,74LS00，74LS04，74LS20,74LS48,74LS32,555定時器和其它器件等，實現(xiàn)四路定時搶答功能。 </p><p>　　三、要求完成的

4、主要任務:</p><p>　　1、 可同時供4名選手（或代表隊）參賽，其編號分別是1到4，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應。給節(jié)目主持人設置一個控制開關，用來控制系統(tǒng)的清零(編號顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答的開始。</p><p>　　2、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時揚聲器給出聲音提示；同時封鎖輸入

5、電路，禁止其它選手搶答。</p><p>　　3、搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間為10秒。當主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即進行加計時，并用顯示器顯示。 </p><p>　　4、參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作,</p><p>　　顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止；如果定時搶答的時間已

6、到，而沒有選手搶答時，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，定時顯示器上顯示0。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1功能介紹………………………………………………5</p><p>　　1.1主要功能介紹………………………………………5</p><p>　　1.2擴展功能介紹……………

7、…………………………5</p><p>　　2總體方案設計…………………………………………5</p><p>　　3單元模塊設計………………………………………… 6</p><p>　　3.1搶答器控制端電路功能紹……………………………6</p><p>　　3.2定時時間電路…………………………………………7</p><

8、p>　　3.3控制電路和報警電路…………………………….8</p><p>　　3.4振蕩電路………………………………………………8</p><p>　　4主要芯片介紹 …………………………………………9 4.1優(yōu)先編碼器 74LS148………………………………9</p><p>　　4.2 計數(shù)器74LS192……………………………………10</

9、p><p>　　5四人搶答器仿真………………………………………11</p><p>　　6系統(tǒng)調試 ……………………………………………11</p><p>　　8 總 結……………………………………………14 </p><p>　　7參考文獻………………………………………………15</p><p><b>　

10、　1功能介紹</b></p><p>　　1.1 主要功能介紹 （1）搶答器最多可供4名選手參賽，編號為1~4號，各隊分別用一個按鈕（分別為J1、J2、J3、J5）控制，并設置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關J4,J7，該開關由主持人控制。 （2）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能,并將鎖存數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來，直到主持人清零。 （3）開關J4作為清零及搶答控制開關（由主持人控制），當開關J4被按下時搶答

11、電路清零，當開關J7松開后則允許搶答。輸入搶答信號由搶答按鈕開關J1、J2、J3、J5實現(xiàn)。 （4）有搶答信號輸入（開關J1、J2、J3、J5中的任意一個開關被按下）時，并顯示出相 對應的組別號碼。此時再按其他任何一個搶答器開關均無效，指示燈依舊“保持”第一個開關按下時所對應的狀態(tài)不變。</p><p><b>　　設計要求</b></p><p>　　1.2 擴

12、展功能介紹 </p><p>　　（1）搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間為3秒。當節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。</p><p>　?。?）參加選手在未開始搶答時按下?lián)尨疰I，則犯規(guī)。顯示器上顯示并閃爍選手的編號。 </p><p>　　（3）參加選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶

13、答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 </p><p>　?。?）如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示并閃爍0。</p><p><b>　　2 總體方案設計</b></p><p><b>　　設計要求</b></p><

14、p>　　（1）主持人有開始鍵和復位鍵，按下開始鍵后才能開始搶答，否則犯規(guī)。</p><p>　?。?）用數(shù)碼管顯示，正常搶答后顯示搶到的隊號，如果犯規(guī)則閃爍顯示隊號。</p><p>　?。?）如果3秒內沒有搶答，則說明該題超時作廢，用0閃爍表示。</p><p>　?。?）復位鍵用于恢復犯規(guī)或超時狀態(tài)</p><p>　　如圖1所示為

15、總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到"清零"狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置;開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"

16、;開始"狀態(tài)開關。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　3 單元模塊設計 </p><p>　　3．1 搶答器控制端電路功能介紹</p><p>　　設計電路見圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148和鎖存器 74LS175來完成。</p><p>

17、　　該電路主要完成兩個功能：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（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，</p><p>　　其按鍵操作無效。工作過程：開關自上而下，分別是J1,J2,J3 J4,J5，J5是控制清零端，當J5閉合（清零）時，計時模塊74LS160的MR端和搶答模塊74LS175的MR端都置1，使整個模塊處于等待工作狀態(tài)；當J5斷開時，搶答器

18、處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下J2），74LS148的輸出經(jīng)74LS48譯碼器接到七段顯示電路處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=010,經(jīng)譯碼顯示為“2”。此外，MR＝1，使74LS148優(yōu)先編碼工作標志端（圖中2號端）＝1，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝1，使優(yōu)先編碼工作標志端為1，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的

19、優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將J5開關重新置“清零”然后才可能進行。 </p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　3．2 定時時間電路功能介紹 原理及設計：</p><p>　　該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加法計數(shù)74LS160、十進制減法計數(shù)器74LS192、74LS48譯碼電路和1個7段數(shù)碼

20、管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。一塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時， 輸出低電平到時序控制電路，之后選手搶答無效。</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　3．

21、3 控制電路和報警電路 由555芯片構成多諧振蕩電路 ,555的輸出信號再經(jīng)或門控制時序。控制電路包括時序和報警兩個電路,如圖3所示?？刂齐娐沸杈哂幸韵聨讉€功能：主持人閉合開關,多路搶答器電路和計時電路進入正常狀態(tài);參賽者按鍵時,搶答電路和計時電路停止工作;搶答時間到,無人搶答,搶答電路和計時電路停止工作。</p><p><b>　　3.4 振蕩電路</b></p>

22、<p>　　本系統(tǒng)需要產(chǎn)生頻率為500KHZ的脈沖信號，用于觸發(fā)器的CP信號，及頻率為1HZ信號用于計時電路。以上電路可用555定時器組成，也可用石英晶體組成的振蕩器經(jīng)過分頻得到。</p><p>　　4 主要芯片介紹 4．1 優(yōu)先編碼器 74LS148</p><p>　　74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表4.1.1為其真值表，表4.1.2為其功能表,圖4.1.1為

23、其管腳圖。</p><p>　　74LS148管腳圖 表4.1.2 74LS148 8線—3線二進制編碼器真值表 </p><p>　　74LS148工作原理如下： 該編碼器有8個信號輸入端，3個二進制碼輸出端。此外，電路還設置了輸入使能端EI，輸出使能端EO和優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標志GS。 當EI=0時，編碼器工作；而當EI=1時，則不論8個輸入端為何種狀態(tài)，3個輸出

24、端均為高電平，且優(yōu)先標志端和輸出使能端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。這種情況被稱為輸入低電平有效，輸出也為低電來有效的情況。當EI為0，且至少有一個輸入端有編碼請求信號（邏輯0）時，優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標志GS為0。表明編碼器處于工作狀態(tài)，否則為1。</p><p>　　由功能表可知，在8個輸入端均無低電平輸入信號和只有輸入0端（優(yōu)先級別最低位）有低電平輸入時，A2A1A0均為111，出現(xiàn)了輸入條件不同而輸出代碼

25、相同的情況，這可由GS的狀態(tài)加以區(qū)別，當GS＝1時，表示8個輸入端均無低電平輸入，此時A2A1A0=111為非編碼輸出；GS＝0時，A2A1A0=111表示響應輸入0端為低電平時的輸出代碼（編碼輸出）。EO只有在EI為0，且所有輸入端都為1時，輸出為0，它可與另一片同樣器件的EI連接，以便組成更多輸入端的優(yōu)先編碼器。 從功能表不難看出，輸入優(yōu)先級別的次為7，6，……，0。輸入有效信號為低電平，當某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先

26、級別高的輸入端無低電平輸入時，輸出端才輸出相對應的輸入端的代碼。例如5為0。且優(yōu)先級別比它高的輸入6和輸入7均為1時，輸出代碼為010，這就是優(yōu)先編碼器的工作原理。</p><p>　　4.2 計數(shù)器74LS192</p><p>　　74LS192具有下述功能： </p><p>　?、佼惒角辶悖篊R=1，Q3Q2Q1Q0=0000</p>&l

27、t;p>　?、诋惒街脭?shù)：CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0</p><p>　?、郾３郑?CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原態(tài) </p><p>　　④加計數(shù)：CR=0, LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計數(shù) </p><p>　?、轀p計數(shù)：CR=0, LD=1，CPU=1，CPD

28、= CP，Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計數(shù)</p><p>　　74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。 </p><p>　　CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。</p><p>　　LD為預置輸入控制端，異步預置。 </p><p>　　CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。 </p><p>

29、;　　CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出 </p><p>　　BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。</p><p>　　圖4.3. 74LS192管腳引線圖</p><p><b>　　5四人搶答器仿真</b></p><p>　　按照總體電路圖在仿真軟件proteus7.5上一一選擇芯片并進行連接，然后啟

30、動開關觀察。下面，我們分兩部分對設計出的電路進行proteus7.5仿真。我們將各部分電路在proteus7.5上連接好后，為各個電阻和電容選取適當值，為各個開關設置好適當?shù)逆I盤打開數(shù)值（例如，為某一開關設為1連接，則啟動proteus7.5m仿真按鈕后，在鍵盤上按1則此開關就由斷開狀態(tài)變?yōu)檫B接狀態(tài)）然后打開proteus7.5的開關，即可根據(jù)顯示器上顯示的數(shù)字以及二極管的亮滅情況來判斷電路設計是否成功。</p><

31、p>　　6系統(tǒng)調試 把上面所設計的單元電路連接起來可得到整機電路。</p><p>　　7.1搶答顯示功能測試（圖4）</p><p>　　7.2清零功能測試（圖5）</p><p>　　7.3倒計時功能測試(圖6)</p><p><b>　　圖4</b></p><p><b&g

32、t;　　圖5</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　6 總結</b></p><p>　　通過三周的電子技術實訓，我學會了很多東西，對數(shù)字電子技術有了更深的了解。在計算機上模擬數(shù)字電路也熟練了許多。原來我對計算機不怎么感興趣，更不用說在計算機上進行電路模擬。三周實訓后，

33、對于模擬電路軟件熟悉了很多。我們的試訓是以上機操作與實物模擬相結合的，上機操作后再做實務模擬，通過電路模擬箱來實現(xiàn)，讓后再由老師來指導。</p><p>　　在做四路搶答器是我的感觸最深，開始時好興奮的就把四路搶答器做好了，結果在模擬運行時就發(fā)現(xiàn)了問題，當選手做完一次搶答后，要恢復就要按模擬停止鍵。但實際生活中一次搶答后由主持人按遙控就能恢復搶答狀態(tài)。之后我又重新修整了電路，這個問題就解決了。</p>

34、<p>　　實訓期間我發(fā)現(xiàn)仔細，認真，嚴謹都非常重要，沒做一個實驗你都會發(fā)現(xiàn)許多問題，當你解決完這些問題之后你又能從中學到許多新的東西，那些都是對自己很有用的。做實驗要耐得煩，實驗不是一次就能做好的，每一個電路設計總存在一些小問題，這就需要你耐心細致的檢查。</p><p>　　通過實訓不僅把書本上知識學扎實了而且也磨練了自己的性格，在以后的工作和學習中它們會成為我寶貴的財富。希望以后還能有機會上這

35、樣的實訓課。</p><p><b>　　7參考文獻</b></p><p>　　【1】 閻 石.數(shù)字電子電路. 北京：高等教育出版社. 2007</p><p>　　【2】 康華光.電子技術基礎（數(shù)字部分）.北京：高等教育出版社. 2000</p><p>　　【3】 任為民.數(shù)字電子電路學習和實驗指導.北京：廣播