四路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　摘 要： 本電路以74LS174放為核心,配合555，與非，或，或非門構(gòu)成搶答部分，再由共陰數(shù)碼管，CD4511,74LS192 ，555構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示電路，報(bào)警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構(gòu)成。</p><p>　　關(guān)鍵詞：74LS174,555,74LS192，四路搶答器</p><p><b>　　目錄</b></p>

2、<p><b>　　1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)要求4</p><p><b>　　1.2實(shí)現(xiàn)方案4</b></p><p>　　2. 單元電路的設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.1搶答電路4</b></p>

3、<p><b>　　工作原理：4</b></p><p>　　2.2倒計(jì)時(shí)顯示電路6</p><p><b>　　工作原理：6</b></p><p>　　2. 3報(bào)警電路8</p><p><b>　　工作原理：8</b></p><

4、;p><b>　　3.調(diào)試8</b></p><p>　　3.1搶答電路測(cè)試8</p><p>　　3.2倒計(jì)時(shí)顯示電路測(cè)試9</p><p>　　3.3報(bào)警電路測(cè)試9</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)總結(jié)9</b></p><p><b>　　

5、5.參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　6.附錄10</b></p><p>　　6.1元器件明細(xì)表10</p><p>　　6.2 原理----------------------------------------------------------------------------------------

6、----------------------10</p><p>　　6.3 PCB圖------------------------------------------------------------------------------------------------------------11</p><p>　　6.4實(shí)物圖--------------------------

7、---------------------------------------------------------------------------------11</p><p><b>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　利用基本邏輯門電路、組合邏輯電路和

8、觸發(fā)器，設(shè)計(jì)一個(gè)四人搶答器，要求：</p><p>　　①每個(gè)參加者控制一個(gè)按鍵，用其發(fā)出搶答信號(hào)。</p><p>　?、谥鞒秩擞幸粋€(gè)控制按鍵，用于將電路復(fù)位。</p><p>　　③開(kāi)始后，先按動(dòng)按鈕者將其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，其他3人對(duì)該電路不起作用。</p><p>　　搶答的開(kāi)始后，具有30s答題時(shí)間的倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示功能。答題時(shí)間

9、到，各組對(duì)應(yīng)編號(hào)的LED燈滅。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)方案論證</p><p>　?、?方案一：用一片六D觸發(fā)器74LS174、雙四輸入或門74LS32、一片74LS4001以及555。六D觸發(fā)器輸出經(jīng)四輸入或非門到四路搶答按鍵開(kāi)關(guān)，加到觸發(fā)器的四個(gè)輸入端，同時(shí)經(jīng)四輸入或非門和反相器作為六D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)，六D觸發(fā)器清零端經(jīng)上拉電阻接電源，同時(shí)經(jīng)過(guò)清零控制開(kāi)關(guān)到地。電路簡(jiǎn)單成本

10、低，稍加擴(kuò)展就能達(dá)到實(shí)用化。由共陰數(shù)碼管，CD4511,74LS192 ，555構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示電路，報(bào)警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構(gòu)成。</p><p>　?、?方案二：用一片八線－三線優(yōu)先編碼器74LS148、四RS觸發(fā)器74LS279和七段譯碼器74LS48實(shí)現(xiàn)數(shù)顯四路（八路）搶答器，由共陰數(shù)碼管，CD4511,74LS192 ，555構(gòu)成倒計(jì)時(shí)顯示電路，報(bào)警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構(gòu)成

11、。</p><p>　　電路稍顯復(fù)雜，但功能較完善。</p><p>　　方案二電路比較完善，但成本較高，而本課題要求四路搶答，方案一電路簡(jiǎn)單成本低，性價(jià)比高，能夠滿足課題要求，故采用方案一設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2 單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 搶答電路</b&g

12、t;</p><p><b>　　參考電路為圖（1）</b></p><p>　　控制電路由D觸發(fā)器構(gòu)成，完成基本的搶答功能。主持人控制清零復(fù)位按鈕.當(dāng)有選手按動(dòng)搶答鍵，74LS174中對(duì)應(yīng)輸入的引腳為高電平1，對(duì)應(yīng)輸出也為高電平1，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，指示對(duì)應(yīng)選手的編號(hào)，同時(shí)邏輯電路封鎖其他按鍵搶答輸入電路，禁止其他選手搶答。其中R13~R16是下拉電阻，保證原先輸入

13、為低電平，555芯片構(gòu)成多諧振蕩器為74LS174的9號(hào)腳提供脈沖，若9號(hào)腳使得74LS174能不斷刷新，555的周期T=(1K+2*1K)*0.1uf*0.69=0.27us ；9號(hào)腳位0時(shí)刻即有人搶答后的時(shí)刻就74LS174就輸出保持原先狀態(tài)，使得不能夠繼續(xù)搶答。</p><p>　　圖（1）搶答部分電路</p><p>　　圖（2）74LS174芯片資料</p><

14、;p>　　2.2倒計(jì)時(shí)顯示電路</p><p>　　555構(gòu)成多謝振蕩器，周期為T=(15k+68K*2)*10uf*0.69=1.0419S約為1S，為個(gè)位的74LS192的4號(hào)腳提供減法時(shí)間脈沖，而十位的減法時(shí)間脈沖由個(gè)位的13號(hào)腳產(chǎn)生的借位信號(hào)提供。十位的13號(hào)腳可通過(guò)邏輯電路與74LS194的復(fù)位端相連接使得時(shí)間到后選手的燈自動(dòng)熄滅。由于要求時(shí)間為30S，所以，十位置為3，個(gè)位置為0，對(duì)應(yīng)的十位的7

15、4LS192的15腳，14腳給高電平1；9,10給低電平0；對(duì)應(yīng)的個(gè)位的74LS192的15腳、14、9、10給低電平0。它們的14腳必須為低電平0才能正常工作，11腳接搶答部分電路的74LS32的8號(hào)(有人搶答后提供低電平)腳用于異步置數(shù)。CD4511為7斷譯碼器，74LS192的3、2、6、7作為它的輸入，它的9~15為輸出腳經(jīng)過(guò)電阻連接數(shù)碼管，其中3、4號(hào)腳要接高電平，5號(hào)腳接低電平（3,4,5號(hào)腳都沒(méi)有用到因此要使它們處于非工作

16、狀態(tài)）。這樣就可以通過(guò)數(shù)碼管顯示出倒計(jì)時(shí)的數(shù)字。</p><p>　　圖（3）倒計(jì)時(shí)顯示電路</p><p>　　圖（4） 74LS192芯片資料</p><p>　　圖（5）CD4511芯片資料</p><p><b>　　2．3報(bào)警電路</b></p><p>　　當(dāng)有74LS174有高電平

17、輸出的時(shí)候，可以經(jīng)過(guò)二極管IN4148給電容C5充電，之后電容放電，蜂鳴器響一聲。IN4148可以防止輸出端的電壓相互影響。電阻R29，R30與電容C5構(gòu)成充放電回路。若不考慮外圍電路影響，充放電系數(shù)為t=( R29+R30)*c5=(1k+1k)*220uf=0.44s,大約3個(gè)t就可以完成充電或放電。</p><p><b>　　3.調(diào)測(cè)</b></p><p>

18、<b>　　3.1搶答電路測(cè)試</b></p><p>　　問(wèn)題1:接上電源后，發(fā)現(xiàn)主此人開(kāi)關(guān)控制了4號(hào)選手的LED亮暗。其他選手按鍵無(wú)效。 </p><p>　　原因：這說(shuō)明4號(hào)選手對(duì)應(yīng)的74LS174的11腳為高電平1，74LS174的10輸出腳被直接鎖存在高電平1。導(dǎo)致的原因可能是S4的下拉電阻R34不起作用。</p><p>　　解決方

19、案：檢查R34與S4相連接部分是否虛焊，R34與地部分是否虛焊。</p><p>　　問(wèn)題2：只有選手1，選手2可以搶答。</p><p>　　原因：選手1，選手2對(duì)應(yīng)的S1，S2輸入端沒(méi)接好電源。</p><p>　　解決方案：檢查S1，S2是否與電源處是否虛焊；由于本次的PCB中，S1與S2連接,S2與S3連接，S3與S4連接，S4與電源連接，因此檢查S3與S2

20、段是否虛焊。</p><p>　　3.2倒計(jì)時(shí)顯示電路測(cè)試</p><p>　　問(wèn)題1：十位處的數(shù)碼顯示管不亮。</p><p>　　原因：數(shù)碼管3與8沒(méi)有連接號(hào)地。</p><p>　　解決方案：由于這次使用的是共陰數(shù)碼管，數(shù)碼管內(nèi)部3號(hào)腳與8號(hào)腳已經(jīng)連接好，PCB中8號(hào)腳與地相接。故檢查8號(hào)腳是否與地連那段是否有虛焊。</p>

21、<p>　　問(wèn)題2：開(kāi)始倒計(jì)時(shí)部分?jǐn)?shù)字顯示亂碼。</p><p>　　原因：CD4511與74LS192，CD4511與數(shù)碼管PCB連接錯(cuò)誤，或者某些原因?qū)е虏糠志€路短路。</p><p>　　解決方案：檢查該段PCB并未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，檢查實(shí)物電路，發(fā)現(xiàn)由于焊接時(shí)候不小心把一小塊錫焊到CD4511與數(shù)碼管的電路上，把它去除。</p><p>　　問(wèn)題3：

22、倒計(jì)時(shí)時(shí)候，會(huì)跳2個(gè)數(shù)，或者少了某個(gè)數(shù)字。</p><p>　　原因：電源電壓過(guò)高，或者過(guò)低。</p><p>　　解決方案：加入5~5.5V的電源電壓。</p><p><b>　　3.3報(bào)警電路測(cè)試</b></p><p>　　報(bào)警電路比較成功，調(diào)測(cè)時(shí)候并未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。</p><p><

23、b>　　4.報(bào)告總結(jié)與心得</b></p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)試驗(yàn)，使我更加明白鎖存器、555構(gòu)成的多諧振蕩器、計(jì)數(shù)器與譯碼器的原理以及它們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。并學(xué)習(xí)74LS174、74LS192、74LS00、74LS32、74LS4001、555、CD4511、數(shù)碼管的使用方法以及它們構(gòu)成的常用電路。再者，在驗(yàn)證理論的時(shí)候應(yīng)用到了面包板，面包板比較容易進(jìn)行實(shí)物上得修改，能夠更好的對(duì)

24、實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行修改與驗(yàn)證。試驗(yàn)中我們建立部分工程設(shè)計(jì)概念，增強(qiáng)了實(shí)用能力的訓(xùn)練。</p><p><b>　　5．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　（1）數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）————閻石 主編</p><p>　?。?）八路智力搶答器的設(shè)計(jì)——————王青萍</p><p>　?。?）武漢理工大學(xué)《專業(yè)課程設(shè)計(jì)（

25、一）》</p><p><b>　　6.附錄</b></p><p>　?。?）元件清單：脈沖開(kāi)關(guān)4個(gè)、開(kāi)關(guān)1個(gè)、發(fā)光二級(jí)管（紅）4個(gè)、發(fā)光二級(jí)管（綠）1個(gè)、74LS174、74LS00、74LS32、74LS4001各一個(gè)，555、CD4511、74LS192、數(shù)碼管各2個(gè)，芯片插槽8腳2個(gè)，芯片插槽14腳3個(gè)，芯片插槽16腳5個(gè)，電容：220uf一個(gè)、 10uf一