課程設(shè)計(jì)---數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械與電子工程學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)： 機(jī)電103班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　姓 名

2、： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成時(shí)間： 2012年1月17日 </p><p>　　成 績： </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、<p>　　關(guān)于這次設(shè)計(jì)的用于多人競賽搶答的器件，在現(xiàn)實(shí)生活中很常見，尤其是在隨著各種益智電視節(jié)目的不斷發(fā)展，越來越多的競賽搶答器被用在了其中，這種搶答器的好處是不僅能夠鍛煉參賽選手的反應(yīng)能力，而且能增加節(jié)目現(xiàn)場的緊張、活躍氣氛，讓觀眾看得更有情趣?？梢姄尨鹌髟诂F(xiàn)實(shí)生活中確實(shí)很實(shí)用，運(yùn)用前景非常廣泛。</p><p>　　在知識(shí)競賽中，特別是做搶答題時(shí)，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必

4、須要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。如果在搶答中，只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。這次設(shè)計(jì)就是用幾個(gè)觸發(fā)器以及三極管巧妙的設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì)，以及它的實(shí)際用途。 </p><p>　　這次設(shè)計(jì)的智力競賽搶答器，主要是由三個(gè)部分構(gòu)成：一個(gè)是由幾個(gè)D觸發(fā)器的構(gòu)成的用于搶答的部分，一個(gè)是由幾個(gè)JK觸發(fā)器和7448構(gòu)成用

5、于倒計(jì)時(shí)，另外一部分則是由兩個(gè)74190構(gòu)成的一個(gè)可逆計(jì)數(shù)器，即計(jì)分器。</p><p>　　關(guān)鍵詞：搶答器 計(jì)分 倒計(jì)時(shí)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)- 1 -</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的和意義- 1 -</p><p>　　

6、1.2電路要求- 1 -</p><p>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 1 -</p><p>　　2.1 總體方案設(shè)計(jì)- 1 -</p><p>　　2.2 方案論證及選擇- 3 -</p><p>　　3.單元模塊設(shè)計(jì)- 3 -</p><p>　　3.1搶答器電路- 3 -</p><p&g

7、t;　　3.2計(jì)時(shí)器電路- 6 -</p><p>　　3.2.1 555定時(shí)器- 7 -</p><p>　　3.2.2減法計(jì)數(shù)器- 8 -</p><p>　　3.2.3 數(shù)字顯示器- 9 -</p><p>　　3.3 計(jì)分器電路- 9 -</p><p>　　4.主要器件介紹- 10 -</

8、p><p>　　5.系統(tǒng)調(diào)試與仿真- 13 -</p><p>　　6. 總結(jié)- 16 -</p><p>　　6.1 本系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)- 16 -</p><p>　　6.2 心得體會(huì)- 16 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 16 -</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任

9、務(wù)</b></p><p>　　數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的和意義</p><p>　　如今隨著各種電視以及其他形式的益智比賽中，都會(huì)用到多方搶答器，但是依然存在很多問題，如不具有超時(shí)報(bào)警，或者不能清楚的顯示是哪一方搶到答題機(jī)會(huì)等。本次數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)旨在為諸如此類益智節(jié)目等場合使用，不但具有搶答功能，并且能夠顯

10、示搶答方，且具有倒計(jì)時(shí)報(bào)警、計(jì)分等功能，集多種功能于一身，簡便易懂，經(jīng)試用希望達(dá)到市場推廣效果。</p><p><b>　　1.2電路要求</b></p><p><b>　?、?自制穩(wěn)壓電源；</b></p><p>　?、?搶答器可供四組使用，組別號(hào)可以鎖存，搶答指示用發(fā)光二極管（LED）；</p>&

11、lt;p>　?、?記分部分獨(dú)立（不受組別信號(hào)控制），至少用2位二組數(shù)碼管指示，步進(jìn)為10分，并且具有預(yù)置、遞增功能；</p><p>　?、?自動(dòng)記分（受組別信號(hào)控制）：當(dāng)主持人分別按步進(jìn)得分鍵、遞增鍵后能夠?qū)⒎种底詣?dòng)累計(jì)在某組記分器上；</p><p><b>　?、?超時(shí)報(bào)警。 </b></p><p><b>　　2 系

12、統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 總體方案設(shè)計(jì) </p><p>　　以下設(shè)計(jì)的是智力搶答器的方案流程圖：</p><p>　　圖2.1 方案一流程圖 </p><p>　　搶答器主要是由四個(gè)三極管、和四個(gè)D觸發(fā)器以及四個(gè)或非門構(gòu)成，其中三極管是與主持人一起配合使用，用來控制是否開始搶答，當(dāng)主持人將開關(guān)接地時(shí)，

13、三極管截至，此時(shí)三極管可以當(dāng)作一個(gè)二極管使用當(dāng)有選手搶答時(shí)就通過三極管將信號(hào)傳送給D觸發(fā)器，D觸發(fā)器在將信號(hào)傳送給或非門并將其他選手鎖存，同時(shí)將信號(hào)送給發(fā)光二極管與喇叭。</p><p>　　其工作原理是當(dāng)主持人按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，選手能進(jìn)行搶答。當(dāng)有選手搶時(shí)，搶答信號(hào)就通過三極管傳入D觸發(fā)器，并且最先收到搶答信息的D觸發(fā)器送出一個(gè)反饋信號(hào)將其余三位選手的信號(hào)封鎖。當(dāng)選手回答完畢問題時(shí)，主持人啟動(dòng)計(jì)分器，并且給該選手

14、加上或減去分?jǐn)?shù)。計(jì)分器通過譯碼器將信號(hào)傳送給一數(shù)碼管顯示出來。</p><p>　　圖2.2 方案二流程圖</p><p>　　方案二的搶答器則主要是由四個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)74LS48以及一個(gè)優(yōu)先編碼器74LS148構(gòu)成，其中四個(gè)RS觸發(fā)器的輸出接74LS48，74LS48在接數(shù)碼管，R端接5V電源其如圖</p><p>　　圖2.3 RS觸發(fā)器</p&g

15、t;<p>　　S端接74LS48連接選手的輸入信號(hào)，當(dāng)主持人將開關(guān)接通時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端也全部為低電，選手不能搶答。當(dāng)斷開時(shí)，RS觸發(fā)器處于工作狀態(tài)中，當(dāng)有選手搶答時(shí)，信號(hào)輸入S端，并且鎖定其他選手。</p><p>　　2.2 方案論證及選擇</p><p>　　通過以上兩種方案的比較可知，方案一的設(shè)計(jì)是每當(dāng)有選手搶答成功時(shí)，都會(huì)有聲光伴隨，而且是具體到

16、每一位，給人直觀的感覺。方案二的設(shè)計(jì)則是用一個(gè)數(shù)碼顯示器顯示搶答成功者的號(hào)碼，與第一個(gè)相比顯得不能讓人一下就反映過來誰是搶答成功者；另外方案一更加的簡潔、易行，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如：555，74LS148以及開關(guān) 二極管 電容 電的電路與方案二比較顯得更簡單、明了。</p><p>　　這樣就是就選擇第一種方案。</p><p><b>　　3.單元

17、模塊設(shè)計(jì) </b></p><p>　　此部分主要是詳細(xì)介紹該智力搶答器各個(gè)組成模塊，以及各模塊的器件組成以及相應(yīng)的功能。此智力競賽搶答器由三部分組成：搶答器、計(jì)時(shí)器以及計(jì)分器。下面就依次介紹各組成部分的設(shè)計(jì)方法，功能等。</p><p><b>　　3.1搶答器電路</b></p><p>　　這個(gè)搶答器設(shè)計(jì)成可供四個(gè)人搶答使用，

18、它的組成器件有：四個(gè)三極管、 四個(gè)D觸發(fā)器（74LS74）、四個(gè)或非門以及用于起提示作用的發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器。電路圖如下：</p><p>　　圖3.1 搶答器電路</p><p><b>　　其工作原理如下：</b></p><p>　　當(dāng)主持人將開關(guān)撥至接通狀態(tài)時(shí)，這樣三極管處于截至狀態(tài)，使選手無法搶答，整個(gè)搶答器處于被鎖定狀態(tài)，當(dāng)主持人

19、將開關(guān)斷開時(shí)，三極管的集電極接高電平，這樣三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)選手有搶答信號(hào)輸入時(shí)可以通過三極管將信號(hào)傳送給D觸發(fā)器，而D觸發(fā)器的作用則是判斷選手的信號(hào)，并鎖住其他選手的信號(hào)傳入。</p><p>　　首先，對于三極管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基極和集電極的電壓關(guān)系來使三極管截至或?qū)蠢昧巳龢O管的開關(guān)作用。</p><p>　　晶體三極管的電流放大作用 </p>

20、<p>　　晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。 </p><p>　　晶體三極管的三種工作狀態(tài) </p><p>　

21、　截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 </p><p>　　飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電

22、極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 </p><p>　　其次，而D觸發(fā)器的的構(gòu)成原件見下圖：</p><p>　　圖3.2 D觸發(fā)器</p><p>　　此D觸發(fā)器又叫維持——阻塞邊沿觸發(fā)器，該觸發(fā)器有六個(gè)與非門組成，其中啊a 和b構(gòu)成基本RS觸發(fā)器下面分析其工作原理：</p>

23、<p>　　Sd和Rd接至基本RS觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)Sd=0且Rd=1時(shí)，不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會(huì)使Q=1，=0,即觸發(fā)器置一；當(dāng)Sd=1且Rd=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為0，Sd和Rd通常又稱為直接置1和置0端。工作過程如下：</p><p>　?、佟P=0時(shí)，與非門c和g 封鎖，其輸出c=e=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí)，由于c至f和e至g的反饋信號(hào)將這兩個(gè)門打開

24、，因此可接收輸入信號(hào)D，f=，g==D。</p><p>　?、?、當(dāng)CP由0變1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時(shí)c和e打開，它們的輸出c和e的狀態(tài)由f和g的輸出狀態(tài)決定。C= =D，e==。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，Q=D。</p><p>　?、邸⒂|發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時(shí)輸入信號(hào)被封鎖。C和e打開后，它們的輸出c和e的狀態(tài)是互補(bǔ)的，即封鎖了D通往基本RS觸發(fā)器的路徑；該反饋線起了使觸發(fā)器維持在

25、0狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用，故該反饋線稱為置0維持線，置1阻塞線。e為0時(shí)，將c和g封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。</p><p>　　維持阻塞D 觸發(fā)器狀態(tài)方程和狀態(tài)真值表如下：</p><p>　　表3.1 D觸發(fā)器真值表</p><p>　　通過對D觸發(fā)器的解釋，可以大致看出該搶答器的工作流程，其核心就是該D觸發(fā)器。當(dāng)主持人宣布開始搶

26、答時(shí)，將開關(guān)S1斷開，選手迅速按鍵，假設(shè)選手1首先按下?lián)尨疰I，此時(shí)一號(hào)就輸入一個(gè)相當(dāng)于上升沿的脈沖使D1輸出高電平同時(shí)將該高電平信號(hào)傳送給或非門，通過或非門的判斷將信號(hào)輸送到其它選手的D觸發(fā)器的R端并將其鎖定使其無法輸出信號(hào)。</p><p><b>　　3.2計(jì)時(shí)器電路</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的該計(jì)時(shí)器主要是由三個(gè)部分組成，一個(gè)是555定時(shí)器用來提供脈沖，

27、一個(gè)是由3個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的減法計(jì)數(shù)器，最后一個(gè)組成部分是有CD4511譯碼器和數(shù)碼管連接成的，用于顯示時(shí)間，器構(gòu)成圖如下：</p><p>　　圖3.3 計(jì)時(shí)器電路圖</p><p>　　下面分別介紹各個(gè)部分的組成器件以及功能。</p><p>　　3.2.1 555定時(shí)器</p><p>　　555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化原理圖如下，它

28、由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電BJT以及緩沖器G 組成。</p><p>　　定時(shí)器的主要功能取決于比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電BJT T的狀態(tài)。圖中Rd為復(fù)位輸入端，當(dāng)Rd為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出Vo為低電平。因此在正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。</p><p>　　圖3.4 555結(jié)構(gòu)原理圖</p>

29、<p>　　由圖可知，當(dāng)5腳懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。</p><p>　　當(dāng)VI1>2/3Vcc，VI2>1/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出端Vo為低電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc，VI2<1/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出

30、高電平,比較器C2輸出輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管截止，輸出端Vo為高電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc，VI2>1/3Vcc時(shí)，基本RS觸發(fā)器R=1、S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路以保持原狀態(tài)不變。</p><p>　　表3.2 555功能表</p><p>　　3.2.2減法計(jì)數(shù)器</p><p&

31、gt;　　圖3.5 JK倒計(jì)時(shí)器電路圖</p><p>　　倒計(jì)時(shí)器的核心由該減法計(jì)數(shù)器構(gòu)成，而該減法計(jì)數(shù)器則是由三個(gè)JK觸發(fā)器構(gòu)成的異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。其中J、K端都是懸空（相當(dāng)于J=1、K=1）， 該減法計(jì)數(shù)器是將前一個(gè)觸發(fā)器的端與下一個(gè)觸發(fā)器的CP端相連。</p><p>　　計(jì)數(shù)器的工作過程分為兩步。</p><p>　　第一步：計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。&l

32、t;/p><p>　　在工作前應(yīng)先對計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位清零。在復(fù)位控制端送一個(gè)負(fù)脈沖到各觸發(fā)器Rd端，觸發(fā)器狀態(tài)都變?yōu)椤?”，即Q1Q2Q3=000</p><p>　　第二步：計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。</p><p>　　當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿到觸發(fā)器Fo的CP端是，觸發(fā)器Fo開始工作，由于J=K=1，JK觸發(fā)器的功能是翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器Fo的狀態(tài)有“0”變?yōu)椤?”，即Q0=1，由“

33、1”變?yōu)椤?”，這相當(dāng)于一個(gè)脈沖的下降沿，它送到觸發(fā)器F1的狀態(tài)有“0”變?yōu)椤?”，即 =1，由“1”變?yōu)椤?”，它送到觸發(fā)器F2的CP端，觸發(fā)器F2的狀態(tài)有“0”變?yōu)椤?”，=1，三個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)均為“1”，計(jì)數(shù)器的輸出為。</p><p>　　當(dāng)?shù)诙€(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿到觸發(fā)器Fo的CP端時(shí)，觸發(fā)器Fo狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，由“1”變?yōu)椤?”， 則由“0”變?yōu)椤?”，觸發(fā)器F1的狀態(tài)不變，觸發(fā)器F2的狀態(tài)也不變，計(jì)數(shù)器的輸

34、出為。</p><p>　　當(dāng)?shù)谌齻€(gè)時(shí)鐘脈沖下降沿到觸發(fā)器Fo的CP端時(shí)，F(xiàn)O觸發(fā)器狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)，由“0”變?yōu)椤?”， 則由“1”變?yōu)椤?”（相當(dāng)于脈沖的下降沿），它送到F1的CP端，觸發(fā)器F1狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，由“1”變?yōu)椤?”，由“0”變?yōu)椤?”，觸發(fā)器F2的狀態(tài)不變，計(jì)數(shù)器的輸出為101</p><p>　　同樣道理，當(dāng)?shù)谒膥第七脈沖到來時(shí)，計(jì)數(shù)器的依次變?yōu)?00、011、010、001。&l

35、t;/p><p>　　表3.3 3位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表</p><p>　　3.2.3 數(shù)字顯示器</p><p>　　此部分由CC4511譯碼器以及共陰極數(shù)碼管組成，并且JK觸發(fā)器的輸出另接一個(gè)與非門，與非門再接一個(gè)發(fā)光二極管，用于提示作用。</p><p>　　當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到來時(shí)，JK觸發(fā)器輸出=111，數(shù)碼管上此時(shí)顯示為7，再來一個(gè)脈

36、沖，JK觸發(fā)器又輸出為110，此時(shí)顯示6，依此類推，當(dāng)JK觸發(fā)器輸出為000時(shí)，此時(shí)與JK觸發(fā)器的輸出端相連的與非門輸出則變?yōu)?，使得揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示選手搶答時(shí)間到了，不應(yīng)再搶答。同時(shí)主持人斷開倒計(jì)時(shí)器的開關(guān)停止計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　3.3 計(jì)分器電路</b></p><p>　　計(jì)分器是用來記錄先手的得分情況，因此計(jì)分器在競賽中也顯得比較重要。下面就

37、就介紹該積分器的電路結(jié)構(gòu)以及工作原理。</p><p>　　該計(jì)數(shù)器由兩個(gè)SN74190和一個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成，其圖如下：</p><p>　　圖3.6 計(jì)分器電路圖</p><p>　　其中74190是一個(gè)加減計(jì)數(shù)器，其由控制端5管腳控制，當(dāng)5端口輸入為高電平時(shí)，工作狀態(tài)為一個(gè)減法器，當(dāng)5端口接低電平時(shí)，工作狀態(tài)為加法器。D觸發(fā)器主要是使個(gè)位顯示0.由于在開始搶答時(shí)

38、，每位選手顯示分?jǐn)?shù)為100，因此百位的74190置數(shù)為1，十位置數(shù)為0其工作流程如下：</p><p>　　假如開始搶答，當(dāng)有選手答題正確時(shí)，主持人將開關(guān)撥到加分端并按下脈沖開關(guān)時(shí)，U2接收一個(gè)脈沖（因?yàn)閁2的預(yù)置端置數(shù)為0即Q1Q2Q3Q4=0000），此時(shí)輸出變?yōu)镼1Q2Q3Q4=0001,即相當(dāng)與給選手加上十分，當(dāng)該選手再次答題正確時(shí)，主持人又按下脈沖開關(guān)送出一個(gè)脈沖，U2接收到一個(gè)脈沖，輸出又變?yōu)镼1Q2

39、Q3Q4=0010即又給選手加上十分即顯示為120，依此類推。</p><p>　　當(dāng)?shù)谑畟€(gè)脈沖到來時(shí)，U2的輸出端Q1Q2Q3Q4輸出1010，同時(shí)與Q0Q2相連的與門將接收一個(gè)低電平信號(hào)輸入到管腳11使置數(shù)從新變?yōu)?開始計(jì)數(shù)即輸出又從零開始。與此同時(shí)進(jìn)位端13腳將產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位脈沖，輸入給U1中，此時(shí)U1的輸出端將輸出0010，即使百位的數(shù)碼管顯示為2。此時(shí)該選手的得分即為200。</p><

40、;p>　　減法的工作方式和加法相似，這里就不再說了。</p><p><b>　　4.主要器件介紹</b></p><p>　　在這次設(shè)計(jì)的用于競賽的搶答器，電路圖時(shí)很簡單，組成器件應(yīng)該說都是數(shù)電和模電中很常見的。</p><p>　　關(guān)于模電中用到的器件主要是三極管、發(fā)光二極管以及電容等。在模電中主要學(xué)習(xí)了三極管的放大功能和開關(guān)作用，而

41、在這次設(shè)計(jì)的電路中，主要是運(yùn)用了三極管的開關(guān)作用。 </p><p>　　三極管的三種工作狀態(tài)：1當(dāng)、、β三極管正向?qū)?，此時(shí)工作在放大狀態(tài)；2當(dāng)、、>/β時(shí)，三極管工作在保和區(qū)；3當(dāng)、時(shí)，三極管工作在截止區(qū)。其中三極管的開關(guān)作用就是利用了它的2、3兩點(diǎn)性質(zhì)。 </p><p>　　而這次主要用到的器件都是來自數(shù)電中，比如：觸發(fā)器、邏輯門、譯碼器、數(shù)碼管以及555定時(shí)器等。而在使用中

42、各個(gè)器件也不是獨(dú)立工作。</p><p>　　JK出觸發(fā)器如圖，功能有：</p><p>　　⑴主從JK觸發(fā)器具有置位、復(fù)位、保持（記憶）和計(jì)數(shù)功能； </p><p>　?、浦鲝腏K觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)只在時(shí)鐘脈沖的負(fù)跳變沿發(fā)生； </p><p>　?、遣淮嬖诩s束條件，但存在一次變化現(xiàn)象。 </p><p&

43、gt;　?、犬a(chǎn)生一次變化的原因是因?yàn)樵贑P=1期間，主觸發(fā)器一直在接收數(shù)據(jù)，但主觸發(fā)器在某些條件下（Q=0，CP=1期間J端出現(xiàn)正跳沿干擾或Q=1，CP=1期間K端出現(xiàn)正跳沿干擾），不能完全隨輸入信號(hào)的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，以至影響從觸發(fā)器 狀態(tài)與輸入信號(hào)的不對應(yīng)。</p><p>　　此次用3個(gè)JK觸發(fā)器主要是構(gòu)成三位二進(jìn)制倒計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)器，其中前一個(gè)JK觸發(fā)器的Qn端接下一個(gè)JK觸發(fā)器CP端。CLR接主持人控制

44、端。</p><p>　　集成555定時(shí)器是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路,因集成電路內(nèi)部含有3個(gè)5千歐電阻而得名,在控制、定時(shí)、檢測、放聲、報(bào)警等方面有著廣泛的應(yīng)用。而這次是將555夠成一個(gè)多諧振蕩器。</p><p>　　D觸發(fā)器如圖，其功能有：</p><p>　?、?D觸發(fā)器具有接收并記憶信號(hào)的功能，又稱為鎖存器。</p>

45、<p>　?、?D觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式。</p><p>　?、?D觸發(fā)器不存在約束條件和一次變化現(xiàn)象，抗干擾性能強(qiáng)，工作速度快。</p><p>　　而這次正是利用了的以上功能來構(gòu)成一個(gè)簡單的搶答器。</p><p>　　綜上所述可知在本次設(shè)計(jì)的電路中，RS邊沿D觸發(fā)器有四個(gè)，其作用是用來鎖存非最先搶答者的搶答信號(hào)。而三個(gè)JK觸發(fā)器則是構(gòu)成了一個(gè)減

46、法計(jì)數(shù)器且和555定時(shí)器一起使用，形成一個(gè)倒計(jì)時(shí)器，555是為JK觸發(fā)器定時(shí)提供提夠脈沖，使JK觸發(fā)器工作。4511譯碼器將JK觸發(fā)器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠在數(shù)碼管上顯示的有效信號(hào)。還有就是74190可逆計(jì)數(shù)器，主要是用來計(jì)算選手得分情況。</p><p>　　本系統(tǒng)所用的元器件清單如表1所示。</p><p>　　表4.1 本系統(tǒng)所用的元器件</p><p>　　5

47、. 系統(tǒng)調(diào)試與仿真</p><p>　　這次設(shè)計(jì)的搶答器電路圖簡單，很多芯片的邏輯功能也都很清楚所以在調(diào)試時(shí)可以前判斷該電路會(huì)是怎樣的結(jié)果，對于這個(gè)搶答器,它涉及的大多都是數(shù)字電路的問題.所需要調(diào)試的值并不多.首先將各個(gè)模塊連接到一起后,注意檢查各個(gè)部分是否連接正確, 還得仔細(xì)地看一下所用器件的型號(hào)是不是我們要的那種,在確保連接無誤的情況下.那就能將整個(gè)電路進(jìn)行防真了。按動(dòng)各個(gè)按鍵，看看各管腳的電平變化是不是正確

48、的，同時(shí)觀察各個(gè)集成器件的各個(gè)管腳的電平變化情況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個(gè)問題解決了再進(jìn)行后面的調(diào)試，直到所有問題都解決了為止。</p><p>　　當(dāng)連接好所有電路后，我們小組幾個(gè)人一起，讓一個(gè)人當(dāng)主持人，另外幾個(gè)當(dāng)選手進(jìn)行試驗(yàn)。首先主持人斷開控制開關(guān)，宣布搶答開始，當(dāng)有選手搶答時(shí),該選手的指示燈閃爍，并且揚(yáng)聲器也鳴叫提示其他選手停止搶答，但該選手回答玩主持人的問題后，主持人宣布他回

49、答是否正確，正確或錯(cuò)誤就用計(jì)分器相應(yīng)給他加（減）分。</p><p>　　另外也測試了當(dāng)主持人合攏搶答開關(guān)時(shí)，看能否搶答。結(jié)果和預(yù)測的一樣是不能搶答的。</p><p><b>　　調(diào)試結(jié)果如下：</b></p><p><b>　　搶答器電路的調(diào)試</b></p><p><b>　　某

50、組選手搶答后</b></p><p>　　其他選手繼續(xù)搶答效果：</p><p><b>　　倒計(jì)時(shí)電路調(diào)試</b></p><p>　　（3）計(jì)分器電路調(diào)試</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)所用的仿真軟件為Protues,由于Protues比較簡單易懂,比較適合初學(xué)者使用,但其中存在仿真元件不齊的問題.所以在仿

51、真過程中會(huì)遇到一些找不到元件的問題,這就需要我們尋找其他的相同功能的元器件進(jìn)行替代.這是我們在用Protues中應(yīng)該最注意的問題. 總之在用Protues仿真中我們多多少少會(huì)遇到一些問題,我們應(yīng)當(dāng)盡量去解決這些問題,得到我們所需要的仿真效果. </p><p><b>　　6. 總結(jié)</b></p><p>　　6.1 本系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)</p><

52、;p>　　本系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)，仔細(xì)調(diào)試，最終得以成形。就系統(tǒng)本身而言，其集搶答、倒計(jì)時(shí)和計(jì)分于一體，每一部分又十分簡練，設(shè)計(jì)巧妙且人性化很好，操作簡便，這是這次設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)和亮點(diǎn)。至于不足之處，是由于專業(yè)知識(shí)有限，計(jì)分器只能步進(jìn)10分，而不能實(shí)現(xiàn)5分甚至更多種選擇，這也是該系統(tǒng)需進(jìn)一步提升的地方。</p><p><b>　　6.2 心得體會(huì)</b></p><p

53、>　　此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過對整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：</p><p>　　本系統(tǒng)是一個(gè)可供4人搶答的搶答器，當(dāng)主持人按下禁止搶答的開關(guān)時(shí)，搶答被禁止。如果在此期間選手將不能搶答；當(dāng)控制開關(guān)斷開時(shí)搶答允許，此時(shí)若有人搶答，數(shù)碼顯示器將顯示搶答者的組數(shù)，報(bào)警器也會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，提示主持人搶答已經(jīng)完成。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是本人

54、第一次運(yùn)用數(shù)字電路模擬實(shí)際的東西，因而在許多方面都還不熟練,不如說對一些元器件的功能還不完全了解，不能熟練運(yùn)用，因而不能完全的一次性設(shè)計(jì)好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了學(xué)多的知識(shí)，學(xué)會(huì)了Protues的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題解決問題的能力，加深了我們對數(shù)電、模電知識(shí)的理解，鞏固了我們的學(xué)習(xí)知識(shí)，有助于我們今后的學(xué)習(xí)。</p><p>　　總之，在這次的課程設(shè)計(jì)過程中，我收獲了很多，即為我

55、的以后學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）. 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[1] 童詩白，華成英主編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）. 北京：高等教育出版社，2006.<