數(shù)字式競(jìng)賽搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電子技術(shù)》 課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　課題： 數(shù)字式競(jìng)賽搶答器 </p><p>　　班級(jí) 電氣3081 學(xué)號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p>&l

2、t;p>　　系別 電子信息工程系 </p><p><b>　　電子信息工程系</b></p><p><b>　　2010年12月</b></p><p><b>　　數(shù)字式競(jìng)賽搶答器</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的&l

3、t;/b></p><p>　　培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　學(xué)習(xí)較復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握模擬、數(shù)字電路等知識(shí)解決電子信息方面常見(jiàn)實(shí)際問(wèn)題的能力，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，自行制作和自行調(diào)試。</p><p>　　進(jìn)行基本技術(shù)技能訓(xùn)練，如基本儀器儀表的使用，

4、常用元器件的識(shí)別，測(cè)量，熟練運(yùn)用的能力，掌握設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及使用仿真軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和數(shù)據(jù)處理等。</p><p>　　培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。。</p><p>　　熟悉常用數(shù)字邏輯電路的工作原理及使用方法</p><p>　　掌握數(shù)字式競(jìng)賽搶答器的電路的組成、工作原理和設(shè)計(jì)方法。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)

5、要求 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納8組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。</p><p>　　根據(jù)數(shù)字式搶答器的功能和使用步驟，設(shè)計(jì)搶答者的輸入搶答鎖定電路，搶答者的顯示電路。</p><p>　　設(shè)計(jì)定時(shí)電路，聲，光報(bào)警或音樂(lè)片驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　設(shè)計(jì)控制邏輯電路，啟動(dòng)、復(fù)位電路

6、。</p><p>　　注；搶答器使用步驟為</p><p>　　電路上電前，由主持人進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位，確定搶答允許時(shí)間。</p><p>　　搶答者聽(tīng)到搶答命令后，通過(guò)各自的按鈕開(kāi)關(guān)輸入搶答序號(hào)</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖 

7、    總體方框圖如圖1所示。其工作原理：先接通電源，主持人將開(kāi)關(guān)調(diào)到"清零"狀態(tài)，此時(shí)搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始"狀態(tài)，宣布"開(kāi)始"搶答。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成，其效果為：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器

8、顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開(kāi)始"狀態(tài)開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　主體電路</b></p><p><b>　　擴(kuò)展電路</b></p><p>　　圖1 設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　2、總體設(shè)計(jì)

9、思路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)有一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開(kāi)始"鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持

10、人將系統(tǒng)清除。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除。如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答。搶答器可同時(shí)供8名選手使用，用8個(gè)按鈕S0 ~ S7表示。3 、 數(shù)字搶答器總排線圖 </p><p>　　此圖由仿真軟件做出。</p><p><b>　　單元電路設(shè)計(jì)</b&

11、gt;</p><p>　　1．搶答部分電路 </p><p><b>　　如圖2所示。</b></p><p>　　圖2 搶答部分電路</p><p>　　電路功能：1.是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示該編號(hào)；</p><p>　　2.是禁止其他選手按鍵操

12、作無(wú)效。</p><p>　　注：本部分電路主要器件為集成塊74LS148。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，詳見(jiàn)其功能表圖3。 </p><p><b>　　2．定時(shí)部分電路</b></p><p>　　主持人設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。</p><p>&l

13、t;b>　　3．報(bào)警部分電路</b></p><p>　　報(bào)警電路如圖5所示，由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的。555構(gòu)成多諧振蕩</p><p>　　器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。</p><p>　　PR是控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平，多諧振蕩器工作，反之電路停振。</p><p&

14、gt;<b>　　圖5 報(bào)警電路</b></p><p>　　4．時(shí)序控制電路  時(shí)序控制電路將完成三個(gè)功能：</p><p>　?。?）．主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和倒計(jì)時(shí)電路工作，電路進(jìn)行正常搶答狀態(tài)。</p><p>　?。?）．當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鈕，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音并且對(duì)應(yīng)組別的指示等發(fā)光，提示哪個(gè)參

15、賽選手優(yōu)先搶答，此時(shí)倒計(jì)時(shí)電路停止工作。</p><p>　?。?）．當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到之后無(wú)人搶答，揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警，同時(shí)搶答電路和倒計(jì)時(shí)電路停止工作。</p><p>　　圖6 時(shí)序控制電路</p><p>　　圖6工作原理：主持人控制開(kāi)關(guān)從“清除”位置撥到“開(kāi)始”位置，來(lái)自圖 2中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A＝1，時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74

16、LS192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①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，1Q＝1，經(jīng) G3反相A＝0，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②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，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

17、。同時(shí)門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變從而實(shí)現(xiàn)功能③的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲時(shí)間</p><p><b>　　5．元器件清單 </b></p><p><b>　　調(diào)試</b></p><p><b>　　1、搶答部分電路</b><

18、/p><p>　　此部分電路主要是實(shí)際焊接時(shí)要仔細(xì)焊接，我在操作過(guò)程中有4根線接錯(cuò)，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)然后改正。</p><p><b>　　2、定時(shí)部分電路</b></p><p>　　用示波器檢查555的輸出波形是否為1Hz的方波信號(hào)，如不是對(duì)555的外圍電路進(jìn)行調(diào)整達(dá)到要求為止。給74LS192的數(shù)據(jù)輸入端設(shè)定一次搶答的時(shí)間。觀察顯示器的顯示時(shí)間是否

19、進(jìn)行減計(jì)數(shù)，有問(wèn)題按原理進(jìn)行修改。</p><p>　　3、時(shí)序控制及報(bào)警部分電路</p><p>　?。?） 主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　　（2） 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p>　　（3） 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)

20、，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 </p><p><b>　　電路測(cè)試及測(cè)試結(jié)果</b></p><p><b>　　整機(jī)電路調(diào)試</b></p><p>　　開(kāi)始時(shí)主持人將控制開(kāi)關(guān)接地，搶答電路部分鎖存器74LS279的狀態(tài)輸出全為0，74LS48的滅燈輸入與鎖存器74LS279的Q1相接，故搶答電路

21、無(wú)顯示；同時(shí)，在計(jì)時(shí)電路部分，減法計(jì)數(shù)器74LS192的預(yù)置數(shù)端為0。預(yù)置數(shù)送入減法計(jì)數(shù)器中。當(dāng)主持人按鍵彈起時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)工作同時(shí)搶答開(kāi)始。在沒(méi)有人按鍵且搶答時(shí)間沒(méi)到時(shí)，優(yōu)先編碼器/Yex輸出為1，計(jì)數(shù)器BO2輸出為1，74148的5端，即＝0, 優(yōu)先編碼器和計(jì)數(shù)器都正常工作；當(dāng)在規(guī)定時(shí)間有人按下?lián)尨鸢存I時(shí)，/YEX輸出為“0”， CTR=1，/ST=1，優(yōu)先編碼器停止工作，選手的搶答無(wú)效，電路將按鍵者的編號(hào)顯示在LED上；同時(shí)C

22、TR=1，計(jì)數(shù)部分的計(jì)數(shù)脈沖=0，計(jì)數(shù)器停止工作，此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間記錄并顯示在LED上；74148的/Ys端由1跳變到0，74121有狀態(tài)2， Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報(bào)警，持續(xù)時(shí)間為=4.3秒。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，BO2由1跳變到0，74121有狀態(tài)2， Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報(bào)警持續(xù)時(shí)間為=4.3 秒；ST=1，搶答停止，此后的搶答按鍵無(wú)效。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)

23、</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我們組共有6人參加，在2個(gè)星期的時(shí)間里，大家互相幫助，分工明確，用團(tuán)結(jié)的力量完成各項(xiàng)任務(wù)。在設(shè)計(jì)初期，由于很難設(shè)計(jì)出符合要求的電路圖，我們?cè)萑胍欢螘r(shí)間的困境之中，但小組中有個(gè)別同學(xué)在數(shù)電方面比較突出，在他的努力下，修改原先的電路圖，從而完成了關(guān)鍵的電路圖設(shè)計(jì)及修改工作。在后面的實(shí)際操作過(guò)程中，更是體現(xiàn)出我們分工明確的優(yōu)點(diǎn)。部分人去電子市場(chǎng)購(gòu)取器件，部分人負(fù)責(zé)

24、器件的發(fā)放，最后大家一起焊接，互相詢問(wèn)和幫助，從而讓我們組成員都完成了操作。</p><p>　　在此還要特別感謝我們的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師王林高以及其他各位老師的指導(dǎo)與幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 《電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分（第四版）》高等教育出版社2003年3月主編：康華光  &

25、#160; 2 《74系列芯片手冊(cè)》 重慶大學(xué)出版社 1999年9月 主編：李海  </p><p>　　3崔瑞雪、張?jiān)隽?電子技術(shù)動(dòng)手實(shí)踐 北京航空航天出版社. 2007.6</p><p>　　4 成葉琴、王海群 電子技術(shù)及實(shí)訓(xùn) 機(jī)械工業(yè)出版社 2002.5</p><p>　　5 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）高等教育出版社 1