智能搶答器課程設計_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  課 程 設 計</p><p><b> ?。ㄕf明書)</b></p><p><b>  智能搶答器的設計</b></p><p>  課 程 設 計 任 務 書</p><p>  課 程 名 稱 模擬與數(shù)字電子技術課程設計【1】

2、 </p><p>  課 程 設 計 題 目 智能搶答器的設計 </p><p>  課程設計的內(nèi)容及要求:</p><p>  一、設計說明與技術指標</p><p>  用數(shù)字電路設計一個具有鎖存與顯示功能的8

3、人搶答邏輯電路</p><p>  接通電源后,主持人將開關撥到“清除”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;主持人將開關置于“開始”狀態(tài),宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時,揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時,搶答器完成:優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。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“開始”狀態(tài)

4、開關。</p><p><b>  二、設計要求</b></p><p>  1.在選擇器件時,應考慮成本。</p><p>  2.根據(jù)技術指標,通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。</p><p>  3.畫出電路原理圖(元器件標準化,電路圖規(guī)范化)。</p><p><b>  三、

5、實驗要求</b></p><p>  1.根據(jù)技術指標制定實驗方案;驗證所設計的電路,用軟件仿真。</p><p>  2.進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。</p><p><b>  四、推薦參考資料</b></p><p>  1. 童詩白,華成英主編.模擬電子技術基礎.[M]北京:高等教育出版社,2006年&l

6、t;/p><p>  五、按照要求撰寫課程設計報告</p><p>  成績 指導教師 日期 </p><p><b>  一、概述</b></p><p>  介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設計及功能,電路采用74系列

7、常用集成電路進行設計。該搶答器除具有基本的搶答功能外,還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預設開關預設供搶答的時間,系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答,則計時將自動停止;若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答,則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響,提示主持人本輪搶答無效,實現(xiàn)報警功能,若超過搶答時間則搶答無效。</p><p>  該搶答器主要運用到了編碼器,譯碼器和鎖存器:它采用74LS148來實現(xiàn)搶答器的選號,采用74

8、LS279芯片實現(xiàn)對號碼的鎖存,采用74LS192實現(xiàn)十進制的減法計數(shù),采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)倒計時功能,并用數(shù)碼管將倒計時顯示出來。</p><p>  通過課程設計提高和鞏固了所學的專業(yè)知識,以及知識的綜合應用和焊接技術。</p><p><b>  二、方案論證</b></p><p>  2.1系統(tǒng)的組成框圖</p

9、><p>  圖2.1 系統(tǒng)組成框圖</p><p>  2.2系統(tǒng)的工作原理</p><p>  定時搶答器的總體框圖如下圖2.2:</p><p>  圖2.2 搶答器工作框圖</p><p>  如圖所示電路包括上下兩部分。其中上半部分電路完成基本的搶答功能,即主持人按下控制開關后,當選手按動搶答鍵時,數(shù)碼管顯示選手

10、編號,同時封鎖輸入電路,其他選手搶答無效。下半部分電路完成定時搶答的功能以及報警功能。圖2.2所示電路的工作過程是:接通電源后,主持人將控制開關置于“清除”處,此時搶答器處于禁止狀態(tài),選手不能進行搶答,定時顯示器顯示設定的時間(30s),當主持人將控制開關置于 “開始”時,揚聲器發(fā)出聲響,搶答器處于工作狀態(tài),同時定時器開始倒計時。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時,電路要完成以下功能: </p><p> ?。?)優(yōu)

11、先編碼電路判斷搶答者的編號,并由鎖存器進行鎖存,然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號;</p><p> ?。?)揚聲器發(fā)出短暫聲響;</p><p>  (3)控制電路對其余輸入編碼進行封鎖,禁止其他選手進行搶答;</p><p> ?。?)控制電路要使定時器停止工作,數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間,當選手將問題回答完畢,主持人操作控制開關進行系統(tǒng)清零,使系

12、統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài),以便進行下一輪搶答。當定時時間到,卻沒有選手搶答時,系統(tǒng)將報警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時后搶答。</p><p><b>  三、電路設計</b></p><p>  3.1搶答電路的設計</p><p>  搶答電路的功能有兩個:一是能分辨出選手按鍵的的先后,并鎖存優(yōu)先搶答者的編號,供譯碼顯示電路用;二是要使其他選手

13、的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能,其電路組成如圖3-1所示:</p><p>  圖3.2.1 搶答電路</p><p>  其工作原理是:當主持人控制開關處于“清零”位置時,RS觸發(fā)器的R端為低電平,輸出端(4Q~1Q)全部為低電平。顯示器接地端為高電平,顯示器滅燈;74LS148的選通輸入端ST=0,74LS148處于工作狀態(tài),此時

14、鎖存電路不工作。當主持人將開關撥到“開始”位置時,優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài),既搶答器處于等待工作狀態(tài),等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號,當有選手將鍵按下時(如按下J5),74LS148的輸出Y2Y1Y0=010,YEX=0,經(jīng)RS鎖存器后,CTR=1,BI=1,此時74LS279處于工作狀態(tài),4Q3Q2Q=101,經(jīng)74LS48譯碼后,顯示器顯示出“5”。此外,CTR=1,使74LS148的

15、ST端為高電平,74LS148處于禁止工作狀態(tài),封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后,74LS148的YEX高電平,但由于CTR維持高電平不變,所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài),其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者回答完問題后,主持人操作控制開關S,使搶答電路復位,以便進行下一輪搶答。</p><p>  3.2定時電路的設計</p>&l

16、t;p>  74LS48的7,6,2,3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9,10,11,15引腳完成時間設定功能,本設計要求定時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,使的初始時間設定為30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過程為:搶答開始前,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。搶答開始后,秒脈沖沖推動右邊的芯

17、片開始倒記時,同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時,完成十進制的倒記時功能。當有人搶答后1Q的輸出為1,經(jīng)過非門后變?yōu)?,通過與門屏蔽了秒信號,停止記時,完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時,左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位,也屏蔽了秒信號,使得數(shù)碼管顯示為00。</p><p>  圖3.2 定時電路</p><p>  3.3報警電路的設計<

18、;/p><p><b>  報警電路如圖所示:</b></p><p>  圖3.3 報警電路</p><p>  報警電路的作用是當有選手搶答或者計時時間終了,點亮二極管、蜂鳴器發(fā)出聲音。</p><p>  3.4時序電路的設計</p><p>  時序控制電路是搶答器設計的關鍵,它要完成以下三

19、項功能:</p><p>  主持人將控制開關撥到“開始”位置時,揚聲器發(fā)聲,搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài),</p><p> ?、诋攨①愡x手按動搶答鍵時,揚聲器發(fā)聲,搶答電路和定時電路停止工作。</p><p> ?、郛斣O定的搶答時間到,無人搶答時,揚聲器發(fā)聲,同時搶答電路和定時電路停止工作。</p><p><b> 

20、 四、性能測試</b></p><p>  4.1振蕩電路的測試</p><p>  圖4.1 振蕩電路周期</p><p>  表1 電路測試數(shù)據(jù)表</p><p><b>  4.2搶答電路測試</b></p><p>  圖4.2 搶答電路測試</p><

21、;p>  4.3電路整體性能測試</p><p>  圖4.3整體電路測試</p><p><b>  五、結論</b></p><p>  1.接通電源,開關打到預置端,倒計時數(shù)碼管顯示30。主持人撥動開關后,倒計時電路開始從30秒倒數(shù),8路觸點開關處于待命狀態(tài)。</p><p>  2.若有選手按下所在開關(搶

22、答),搶答電路顯示選手所在編碼(1~8),倒計時電路停止計時。同時其他選手所在的開關被鎖定,搶答無效。</p><p>  3. 若無選手按下所在開關(無搶答),倒計時電路停止計時。同時二極管點亮、蜂鳴器發(fā)聲。</p><p><b>  六、性價比</b></p><p>  本電路結構簡單,使用元件器價格低廉,運行可靠,性價比較高。<

23、/p><p>  七、課設體會及合理化建議</p><p>  本次電子課程設計實習將理論與實踐有機地結合,既考查了我對理論知識的掌握程度,反映了實際動手能力,更主要的是考查了我對知識的綜合運用以及創(chuàng)新設計思維能力,為今后的發(fā)展提供了一次良好的學習環(huán)境。</p><p>  針對課設題目八路搶答器,一開始還沒有頭緒,不會運用所學知識進行有效設計,但通過上網(wǎng)查閱各種類似的

24、設計,去圖書館翻閱相關設計書籍,查閱所提供的芯片功能,確定基本設計方案,又通過仿真驗證試驗方案的可實行性,雖說比較煩雜但卻對設計一個電路有了基本的經(jīng)驗。同時也使自己認識到:</p><p>  1.設計思路是整個設計的靈魂</p><p>  拿下每個課題能有一個非常清晰的設計思路是至關重要的。只有對課題的充分理解,對各種器件的熟練掌握,勾畫出基本的設計圖是成功的關鍵,,必須多花時間在設計

25、上才能為后續(xù)工作提供更扎實的基礎。翻閱各種資料,上網(wǎng)查詢填補所需知識的空白是必要的。</p><p><b>  2.調(diào)試</b></p><p>  調(diào)試工作是個精細工作。通過對芯片功能的檢驗,最后檢查出問題所在。當最后解決問題時,電路的正確是非常振奮,也很有成就感和滿足感。</p><p>  總之,在設計過程中學到了許多。作為現(xiàn)代的大學生

26、,如果僅停留在以往的層次上,是遠遠跟不上時代的步伐,也無法使自己立足在競爭如此激烈的社會里,通過此次實習,看到了自己的水平和差距,學要在今后的學習中又進一步的提高。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  【1】錢培怡.電子電路實驗及課程設計.西安電子科技大學出版社.1992</p><p>  【2】王毓銀.數(shù)字電路

27、邏輯設計(第三版).高等教育出版社.1999</p><p>  【3】陳有卿.集成電路妙用巧用300例.人民郵電出版社.1999</p><p>  【4】謝自美.電子線路設計實驗測試.華中科技大學出版社.2000</p><p>  【5】高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計.電子工業(yè)出版社.2002</p><p>  【6】趙保終.中國

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