六路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：六路搶答器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學(xué)院：</b></p><p><b>　　專業(yè)：</b></p><p><b&g

2、t;　　班級(jí)：</b></p><p><b>　　學(xué)號(hào)：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?</b></p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)及原理3</b></p>&

3、lt;p>　　2.1 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)思路3</p><p>　　2.1.3 總電路框圖..............................................................................................

4、................4</p><p>　　2.2 各模塊設(shè)計(jì)方案及原理4</p><p>　　2.2.1 搶答電路4</p><p>　　2.2.2 倒計(jì)時(shí)電路7</p><p>　　2.2.3 報(bào)警電路............................................................

5、......................................................9</p><p><b>　　四、電路仿真10</b></p><p>　　4.1 倒計(jì)時(shí)電路10</p><p>　　4.2 搶答電路11</p><p>　　4.3 計(jì)時(shí)鎖定..............

6、............................................................................................................12</p><p>　　五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析13</p><p><b>　　六、心得體會(huì)13</b></p><p><

7、;b>　　附錄14</b></p><p>　　1元器件清單.14</p><p>　　2. 總電路圖15</p><p>　　3主要參考文獻(xiàn)16</p><p><b>　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　　通過(guò)八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回顧所學(xué)數(shù)字電子

8、技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，掌握組合電路、時(shí)序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計(jì)方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。達(dá)到數(shù)字實(shí)驗(yàn)課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)及原理</b></p><p>　　2.1.1 設(shè)計(jì)要求</p>

9、<p>　　1．搶答器同時(shí)供6名選手或6個(gè)代表隊(duì)比賽。</p><p>　　2．設(shè)置一個(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。</p><p>　　3．搶答器具有鎖存與顯示功能。</p><p>　　4.搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人定。</p><p>　　5.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)

10、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)清除為止。</p><p>　　6.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，定時(shí)顯示器上顯示00。</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　①本題的根本任務(wù)是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號(hào)之后應(yīng)

11、立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號(hào)無(wú)效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。</p><p>　?、诋?dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。</p><p>　?、墼谥鞒秩藳](méi)有按下開(kāi)始搶答按鈕前，參賽者的搶答開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，開(kāi)始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有組別搶，顯

12、示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無(wú)組別搶答，則計(jì)時(shí)指示燈滅表示“時(shí)間已到”，主持人清零后開(kāi)始新一輪搶答</p><p>　　2.1.3 總電路框圖</p><p>　　圖 2-1總電路框圖</p><p>　　2.2 各模塊設(shè)計(jì)方案及原理</p><p>　　2.2.1 搶答電路</p><p&

13、gt;　　此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)6路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮和數(shù)碼顯示。</p><p>　　使用優(yōu)先編碼器 74LS48 和鎖存器 74LS279 來(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S 置于"清除"端時(shí)，R

14、S 觸發(fā)器的 R、S 端均為0，4 個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS279 的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝ 0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S 置于"開(kāi)始"時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS279 的輸出經(jīng)RS 鎖存后，CTR=1,RBO =1, 七段顯示電路74LS279 處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR ＝</p><p>　　

15、1，使74LS279 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。 </p><p>　　當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74LS279 的 此時(shí)由于仍為CTR＝1，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝1， 5 所以74LS279 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌鳎蜁?huì)將編碼器鎖死，不再對(duì)其他組進(jìn)行編碼。通過(guò)74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示0-7。如有再次搶

16、答需由主持人將S 開(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。</p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p>　　圖 2-2 搶答模塊原理圖</p><p>　　表2-3 74LS279優(yōu)先編碼器功能表</p><p>　　二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電路。也稱

17、為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有2n個(gè)，當(dāng)然可譯出2n個(gè)輸出信號(hào)。</p><p>　　顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)，常見(jiàn)產(chǎn)品型號(hào)有74LS48、74LS47等。</p><p>　　字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)算器，數(shù)字萬(wàn)用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)

18、碼顯示器是最常見(jiàn)的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管須采用共陽(yáng)極接法；而74LS48譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。數(shù)碼管常用型號(hào)有BS201、BS202等。</p><p>　　2.2.2倒計(jì)時(shí)電路</p>

19、;<p>　　圖 2-5 倒計(jì)時(shí)模塊原理圖</p><p>　　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) 8段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。完成的功能是當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，進(jìn)行30s倒計(jì)時(shí)，到0s時(shí)倒計(jì)時(shí)指示燈亮。當(dāng)有人搶答時(shí)，計(jì)時(shí)停止。兩塊74LS192 實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路 74LS48 顯示到數(shù)碼管上，其

20、時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192 的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)時(shí)間，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(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)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(wú)效。</p><p>　　74LS48的7，6，2，3引腳接受來(lái)自74LS192的輸出信號(hào)

21、并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時(shí)間設(shè)定功能，本設(shè)計(jì)要求定時(shí)30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時(shí)間設(shè)定為30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過(guò)程為：搶答開(kāi)始前，74LS192的置數(shù)端為低電位，處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開(kāi)始后，秒脈沖沖推動(dòng)右邊的芯片開(kāi)始倒記時(shí)，同時(shí)右邊芯片產(chǎn)生的信號(hào)做為左邊芯片的CP信號(hào)推動(dòng)左邊的芯片倒記時(shí)，完

22、成十進(jìn)制的倒記時(shí)功能。當(dāng)有人搶答后1Q的輸出為1，經(jīng)過(guò)非門后變?yōu)?，通過(guò)與門屏蔽了秒信號(hào)，停止記時(shí)，完成顯示搶答時(shí)間的功能。當(dāng)記到了30秒時(shí)，左邊的芯片產(chǎn)生的定時(shí)到信號(hào)輸出為低電位，也屏蔽了秒信號(hào)，使得數(shù)碼管顯示為00。</p><p>　　二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電路。也稱為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有2n個(gè)，當(dāng)然可譯出2n個(gè)輸出信號(hào)。</p&g

23、t;<p>　　顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)，常見(jiàn)產(chǎn)品型號(hào)有74LS48、74LS47等。</p><p>　　字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)算器，數(shù)字萬(wàn)用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見(jiàn)的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，

24、驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管須采用共陽(yáng)極接法；而74LS48譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。數(shù)碼管常用型號(hào)有BS201、BS202等。圖1-4（a）是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地，7個(gè)陽(yáng)極a~g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)。 </p><p><b>　　

25、3.2.3報(bào)警電路</b></p><p><b>　　圖2-6 報(bào)警電路</b></p><p>　　報(bào)警電路由74LS74D來(lái)將信號(hào)轉(zhuǎn)化為報(bào)警器的聲音。</p><p><b>　　三、電路仿真及分析</b></p><p>　　接通電源，主持人調(diào)節(jié)好開(kāi)關(guān)，倒計(jì)時(shí)開(kāi)關(guān)打到20秒端，倒

26、計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示20。主持人撥動(dòng)開(kāi)關(guān)后，倒計(jì)時(shí)電路開(kāi)始從20秒倒數(shù)，6路觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)處于待命狀態(tài)。</p><p>　　圖 3-1 倒計(jì)時(shí)狀態(tài)</p><p>　　若有選手按下所在開(kāi)關(guān)（搶答），搶答電路顯示選手所在編碼（A～F），倒計(jì)時(shí)電路停止計(jì)時(shí)。同時(shí)其他選手所在的開(kāi)關(guān)被鎖定，搶答無(wú)效。</p><p>　　圖 3-2 搶答電路仿真</p><p

27、>　　如果30秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后仍無(wú)人搶答，倒計(jì)時(shí)電路鎖定為00，搶答不再有效。</p><p>　　這時(shí)只需主持人重新將開(kāi)關(guān)打到預(yù)置段，整個(gè)電路全部回到初態(tài)。準(zhǔn)備進(jìn)行下一輪搶答.</p><p>　　圖 3-3 計(jì)時(shí)鎖定</p><p><b>　　五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</b></p><p>　?、賹?shí)驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確判斷出第一

28、搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號(hào)之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號(hào)無(wú)效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。</p><p>　?、诋?dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。</p><p>　?、墼谥鞒秩藳](méi)有按下開(kāi)始搶答按鈕前，參賽者的

29、搶答開(kāi)關(guān)無(wú)效；當(dāng)主持人按下開(kāi)始搶答按鈕后，開(kāi)始進(jìn)行30秒倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有組別搶，顯示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無(wú)組別搶答，則計(jì)時(shí)指示燈滅表示“時(shí)間已到”，主持人清零后開(kāi)始新一輪搶答。、</p><p><b>　　六．心得體會(huì)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)提出，分析和解決實(shí)際問(wèn)題，鍛煉實(shí)踐能力的

30、重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程，從理論到實(shí)踐的過(guò)程中，學(xué)到了很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書上所沒(méi)有的知識(shí)。更是通過(guò)設(shè)計(jì)熟練掌握了multisim和protel99se的使用。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合還是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。</p><

31、p>　　在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在通多次對(duì)電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真，終于使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)煩瑣，</p><p>　　有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)出來(lái)的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，

32、查找原因。設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要設(shè)計(jì)思路是成功的，那設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　設(shè)計(jì)單元電路階段，這個(gè)階段可以說(shuō)是考察數(shù)電書本知識(shí)的階段。所有的設(shè)計(jì)方法還有步驟在數(shù)電書上都有，而且還有例題。這個(gè)階段遇到的主要問(wèn)題就是以前的知識(shí)忘記不少，所以做設(shè)計(jì)的時(shí)候要常隨手翻閱課本，等于是做了幾道數(shù)電作業(yè)題。這個(gè)階段的難度也不

33、是很大，一般翻課本就可以找到答案并解決問(wèn)題。</p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，知識(shí)上不但有了重要的收獲，精神上的豐收更加可喜。明白了學(xué)無(wú)止境的道理，當(dāng)然最后的成功是自己很有成就感。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　3.2元器件清單</b></p><p>

34、;<b>　　總電路圖</b></p><p><b>　　4-1總電路圖</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》（第三版）</p><p><b>　　《電路CAD講義》</b></p>