數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)--搶答器

1、<p><b>　　概述</b></p><p>　　當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類(lèi)的活動(dòng)愈加頻繁，那么也就必然離不開(kāi)搶答器，搶答器在單位學(xué)校的知識(shí)競(jìng)賽中，在各類(lèi)直播節(jié)目，電視大獎(jiǎng)賽，都有著廣泛的應(yīng)用，是調(diào)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)觀眾參與熱情，提高欄目檔次與可看性，增強(qiáng)欄目互動(dòng)性，方便欄目創(chuàng)意的有力工具，因此各路搶答器電路被廣泛的應(yīng)用于各種競(jìng)賽中，是一種很常見(jiàn)的實(shí)用電路。本

2、文的研究目的是通過(guò)查找資料，以及自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，自己動(dòng)手連接電路，并且仿真出結(jié)果的過(guò)程，是我們對(duì)數(shù)字電子線路的設(shè)計(jì)有一個(gè)認(rèn)識(shí)了解，并且對(duì)所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)復(fù)習(xí)，并且學(xué)會(huì)應(yīng)用。五路搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)以及技術(shù)指標(biāo)是可供五名選手參加比賽，還有一個(gè)按鈕給主持人用來(lái)清零。所以搶答電路由六個(gè)開(kāi)關(guān)組成，其中五個(gè)開(kāi)關(guān)為搶答開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)編號(hào)為1-5的選手，另一個(gè)開(kāi)關(guān)是有主持人控制的清零開(kāi)關(guān)，主持人控制的開(kāi)關(guān)，可以手動(dòng)清零復(fù)位。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存的

3、數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。在主持人將系統(tǒng)清零后，若有參賽者按動(dòng)按鈕，數(shù)碼管立即顯示出最先動(dòng)作的選手的編號(hào)，其他選手再按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)為無(wú)效。搶答器對(duì)搶答選手動(dòng)作的先后有較強(qiáng)的分辨能力，能分辨出搶答者的先后，即不顯示后動(dòng)作的選手編號(hào)。</p><p><b>　　二、方案論證</b></p><p><b>　　方案一：</b></p>

4、<p>　　方案一工作原理：本電路由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按搶答鍵時(shí)，能顯示選手編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。</p><p>　　方案一原理框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 方案一電路的原理框圖</p><p><b>　　方案二：&l

5、t;/b></p><p>　　方案二工作原理：本電路分為三部分：顯示電路，響鈴電路和減法計(jì)時(shí)電路。555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制音響，用74ls192來(lái)鎖存輸入信號(hào)，直接用信號(hào)發(fā)生器給減法計(jì)數(shù)器提供脈沖信號(hào)。</p><p>　　方案二原理框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 方案二電路的原理框圖</p><p>　　由上面

6、的原理框圖可以看出方案一的工作原理與方案二的工作原理的基本組成類(lèi)似。比較兩種設(shè)計(jì)方案，第一種方案采用8個(gè)D觸發(fā)器來(lái)所存最早輸入的信號(hào)，且不受其他后輸入的信號(hào)的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，而且方案一與方案二的設(shè)計(jì)電路基本類(lèi)似，方案二的電路比較直觀，好理解，所以對(duì)于本次的數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)，我準(zhǔn)備采用方案二來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是方案二，較容易實(shí)現(xiàn)且電路不復(fù)雜，且性?xún)r(jià)比較高。</p>

7、<p><b>　　三、電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.顯示電路</b></p><p>　　顯示電路主要有三個(gè)內(nèi)容：選手和主持人開(kāi)關(guān)，選手按下開(kāi)關(guān)后要發(fā)光的二極管和現(xiàn)實(shí)選手編號(hào)的LED數(shù)碼管。主持人開(kāi)關(guān)用鍵盤(pán)上的空格鍵控制，選手的開(kāi)關(guān)用鍵盤(pán)上對(duì)應(yīng)的數(shù)字按鍵1、2、3、4、5來(lái)控制，用74ls148優(yōu)先編碼芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)

8、譯碼功能，用74ls192芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖存功能，以禁止其他選手搶答，用數(shù)碼管顯示按鍵選手的編號(hào)。當(dāng)主持人按下按鍵之后選手才可以搶答，當(dāng)有選手搶答時(shí)通過(guò)138芯片來(lái)分辨出選手編號(hào)并將信息傳給192芯片，并且選手對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，192芯片具有鎖存功能，禁止其他選手再搶答，192芯片后接數(shù)碼管顯示選手編號(hào)。74ls148芯片的功能表及芯片如表1和圖3所示。74ls192芯片的功能表及芯片如表2和圖4所示。</p><p&g

9、t;　　表1 74LS148功能表</p><p>　　圖3 74ls148芯片 圖4 74ls192芯片</p><p>　　表2 74LS192功能表</p><p>　　顯示電路原理圖如圖5所示</p><p>　　圖5 顯示電路原理圖</p><p><

10、b>　　2.響鈴電路</b></p><p>　　在主持人按下開(kāi)關(guān)之后，若有選手搶答既有選手按下按鍵，那么搶答信號(hào)傳給由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，有單穩(wěn)態(tài)電路控制音響的的發(fā)聲。</p><p>　　響鈴電路如圖6所示。</p><p>　　圖6 響鈴電路原圖</p><p><b>　　3.減法計(jì)時(shí)電路</b

11、></p><p>　　在主持人按下開(kāi)關(guān)之后，選手可以搶答并且同時(shí)由192芯片完成置數(shù)功能，并開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，192芯片置數(shù)端置數(shù)為二進(jìn)制1001，192芯片的脈沖由信號(hào)發(fā)生器直接提供，信號(hào)發(fā)生器提供的信號(hào)為方波信號(hào)。 </p><p>　　減法計(jì)數(shù)電路如圖7所示。</p><p>　　圖7 減法計(jì)時(shí)電路原圖</p><p><b&

12、gt;　　四、性能的測(cè)試</b></p><p>　　1.響鈴電路555單穩(wěn)態(tài)電路的測(cè)試</p><p>　　波形測(cè)試如圖8所示。</p><p>　　圖8 555單穩(wěn)態(tài)電路的示波器波圖</p><p>　　2.電路整體性能測(cè)試</p><p>　　在主持人按下開(kāi)關(guān)之后，選手才可以搶答，并且置數(shù)完成，且開(kāi)

13、始計(jì)時(shí)，若有選手搶答，在選手按鍵之后，對(duì)應(yīng)選手編號(hào)的二極管發(fā)光，響鈴發(fā)出響聲，響鈴時(shí)間有555單穩(wěn)態(tài)電路控制，按鍵信號(hào)傳給單穩(wěn)態(tài)電路同時(shí)通過(guò)74ls148優(yōu)先編碼器將信號(hào)傳給74ls192，用74ls192芯片實(shí)現(xiàn)鎖存功能禁止其他選手答題并通過(guò)數(shù)碼管顯示選手編號(hào)一告訴主持人那位選手答題，若計(jì)數(shù)器減到0仍無(wú)人答題，則揚(yáng)聲器發(fā)聲。每次搶答結(jié)束，電路都應(yīng)該由主持人清零才能進(jìn)行下一輪的搶答。</p><p>　　電路整體

14、測(cè)試圖見(jiàn)附錄 一。</p><p><b>　　五、結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的題目為設(shè)計(jì)一個(gè)五路搶答器電路。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)符合任務(wù)書(shū)中要求的各項(xiàng)任務(wù)指標(biāo)，即電源輸入電壓為+5V，并且每次只可以有一個(gè)號(hào)碼被顯示，LED數(shù)碼管顯示的即為搶答成功的參賽者所對(duì)應(yīng)的號(hào)碼和計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)值。此外，賦予電路的

15、清零功能可以用來(lái)來(lái)控制搶答的開(kāi)始與否。電路仿真結(jié)果也同樣符合要求。 本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的電路使用的元器件比較常見(jiàn)，并且可以充分地利用所學(xué)的知識(shí)，很好的實(shí)現(xiàn)了五路搶答的功能，除此之外，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于理解和使用。</p><p><b>　　六、性?xún)r(jià)比</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)所用到的元器件都比較常見(jiàn)，例如優(yōu)先編碼器74LS148，74LS192以及元件

16、74LS04，74LS00等，價(jià)格相對(duì)便宜，由此可見(jiàn)，本次課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的電路的性?xún)r(jià)比較高。</p><p>　　七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的完滿(mǎn)成功，是我認(rèn)識(shí)到自己的不足，不僅是對(duì)知識(shí)的不足還有我個(gè)人性格的不足。對(duì)此，謝謝胡愛(ài)玲老師的認(rèn)真指導(dǎo)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中好好學(xué)習(xí)、正確學(xué)習(xí)，真正的是自己學(xué)到知識(shí)。</p><p>　　通過(guò)本次

17、的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)又有了更深一步的了解，并且學(xué)會(huì)了怎樣運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。剛剛拿到課程設(shè)計(jì)題目的時(shí)候，我就在大腦中勾畫(huà)了一個(gè)大致的思路，并且通過(guò)翻閱一些有關(guān)的書(shū)籍，將我的思路具體化。但是連接號(hào)電路來(lái)仿真的時(shí)候，我看到了理論和實(shí)際的差距，在仿真的初期并沒(méi)有出現(xiàn)我預(yù)期的結(jié)果，而且多次檢驗(yàn)連接電路均未見(jiàn)起色。后來(lái)通過(guò)翻閱參考書(shū)并且和同學(xué)討論，我解決了仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題，得到了正確的仿真結(jié)果。</p><p

18、>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)使我了解到，只掌握理論的知識(shí)是不夠的，課堂上的知識(shí)僅僅是理論，并且書(shū)本太狹隘，我們以后的學(xué)習(xí)不應(yīng)該再局限于書(shū)本，必須要把理論和實(shí)際相結(jié)合起來(lái)，得讓所學(xué)的知識(shí)能在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用才是做到了學(xué)以致用，才能把所學(xué)的東西具體化，體現(xiàn)出知識(shí)的重要。并且，只有做到了學(xué)以致用，才能讓我們對(duì)知識(shí)有更進(jìn)一步的了解，才能更好的掌握知識(shí)。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)使我積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也讓我了解到了自己在學(xué)習(xí)上的不足，通過(guò)以后的學(xué)習(xí)來(lái)彌

19、補(bǔ)這些不足。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). [M]北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　[2] 陳振官等編著. 新穎高效聲光報(bào)警器. [M]北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005年</p><p>　　[3] 羅杰、謝自美主編.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)

20、驗(yàn)測(cè)試.[M]北京：電子工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　[4] 葛汝明主編.電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]山東：山東大學(xué)出版社，2006年</p><p>　　[5] 康曉明、衛(wèi)俊玲編著.電路仿真與繪圖快速入門(mén)教程.[M]北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　[6] 張溢清、楊興瑤主編.新編實(shí)用電子電路500例.[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社