簡易三路搶答器課程設(shè)計(jì).doc

1 摘要摘要 2 2 1 1 緒論緒論 3 3 2 2 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 4 4 3 3 單元電路圖單元電路圖 6 6 3 1 四 D 觸發(fā)器 74LS175 6 3 2 三輸入端 3 與非門 74LS10 8 3 3 二輸入端 4 輸入與非門 74LS00 9 3 4 雙上升沿 D 觸發(fā)器 74LS74 10 3 5 多諧振蕩器 11 3 6 由 74LS74 構(gòu)成的四分頻電路 12 4 4 主要器件及重要元件的功能介紹主要器件及重要元件的功能介紹 1313 4 1 D 觸發(fā)器 13 4 2 與非門 14 4 3 電阻 14 4 4 電容 14 4 5 發(fā)光二極管 喇叭 14 4 6 開關(guān) 14 5 5 總電路原理圖總電路原理圖 1515 6 6 心得與體會心得與體會 1616 參考資料參考資料 1717 附錄附錄 1818 最小反應(yīng)時間的計(jì)算 18 附圖 19 目目 錄錄 2 簡易三路搶答器簡易三路搶答器 摘要 本課程設(shè)計(jì)論文詳細(xì)的講述了我的本次課程設(shè)計(jì)的全過程和收獲 本文講述的三路搶答器主要是由一個四 D 觸發(fā)器 74LS175 一個 雙 D 觸發(fā)器 74LS74 以及一個三輸入與非門和五個雙輸入與非門構(gòu)成 共分為鎖存器 脈沖信號發(fā)生器 分頻電路三部分 其中 74LS175 上的 清零端由主持人控制 用來控制是否開始搶答 搶答開始時 由主持人 按下復(fù)位開關(guān) S 清除信號 當(dāng)主持人宣布 搶答開始 后 先做出判斷 的選手立即按下開關(guān) 通過與非門送出信號并將其他選手鎖存 同時將 信號送給發(fā)光二極管與喇叭 直到主持人再次清除信號為止 本文還記述了我在整個設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)思路和每一步設(shè)計(jì)步驟 通過每一步的認(rèn)真的設(shè)計(jì) 最終順利完成整個電路的設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 三路搶答器 觸發(fā)器 脈沖發(fā)生器 74 系列芯片 3 1 緒論 關(guān)于這次設(shè)計(jì)的用于三人競賽搶答的器件 在現(xiàn)實(shí)生活中很常見 尤其是在隨著各種智益電視節(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 可見搶 答器在現(xiàn)實(shí)生活中確實(shí)很實(shí)用 運(yùn)用前景非常廣泛 在知識競賽中 特別是做搶答題時 在搶答過程中 為了知道哪一 組或哪一位選手先答題 必須要有一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù) 如果在搶 答中 只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題 因此設(shè)計(jì)搶答器時要考 慮到這些方面 以便使比賽更加公平 公正 這次設(shè)計(jì)就是用幾個觸發(fā) 器以及與非門巧妙的組合設(shè)計(jì)的搶答器 使以上問題得以解決 即使兩 組的搶答時間相差幾微秒 也可分辨出哪組優(yōu)先答題 下面請看我的整 體設(shè)計(jì)方案 4 2 總體方案設(shè)計(jì) 以下是三路搶答器方案流程圖 圖 2 由上圖可以看到這個方案非常的簡潔 下面我將結(jié)合具體元件給出 此方案的詳細(xì)介紹 其中 F1 是 4D 觸發(fā)器 74LS175 它具有公共置零端和公共 CP 端 F2 是由發(fā)光二極管和喇叭組成的聲光提示電路 F3 是由四 2 輸入與非 門 74 LS 00 以及電容 電阻組成的多諧振蕩器 F4 是由雙 D 觸發(fā)器 74 LS 74 組成的 4 分頻電路 F3 F4 組成搶答器中的 CP 時鐘脈沖源 搶 答開始時 由主持人清除信號 按下控制開關(guān) 將開關(guān)置于 清零 位 F1 搶答控制鎖 存器 F3 多諧振蕩器 選手搶答按鍵 F2 聲光提示 F4 分頻器 主持人清零 5 置 74 LS 175 的輸出 Q1 Q4 全為 0 所有發(fā)光二極管 LED 均熄滅 喇 叭均不發(fā)聲 搶答器處于禁止工作狀態(tài) 當(dāng)主持人宣布 搶答開始 同時將控制開關(guān)撥到 開始 位置 搶答器處于工作狀態(tài) 首先作出判 斷的參賽者立即按下開關(guān) 對應(yīng)的聲光提示電路作出反應(yīng) 同時 通過 與非門送出信號鎖住其余 3 個搶答者的電路 不再接受其他信號 直到 主持人再次清除信號為止 6 3 單元電路圖 3 1 四 D 觸發(fā)器 74LS175 3 1 1 四 D 觸發(fā)器 74LS175 的引腳圖如圖 3 1 1 所示 圖 3 1 1 3 1 2 四 D 觸發(fā)器 74LS175 的邏輯圖如圖 3 1 2 所示 圖 3 1 2 7 3 1 3 四 D 觸發(fā)器 74LS175 的功能表如表 3 1 3 所示 表 3 1 3 3 1 4 四 D 觸發(fā)器 74LS175 的真值表如表 3 1 4 所示 表 3 1 4 8 3 2 三輸入端 3 與非門 74LS10 3 2 1 三輸入 3 與非門 74LS10 的引腳圖和功能表如圖 3 2 1 所示 圖 3 2 1 3 2 2 三輸入 3 與非門 74LS10 的邏輯圖如圖 3 2 2 所示 圖 3 2 2 9 3 3 二輸入端 4 輸入與非門 74LS00 3 3 1 二輸入端 4 輸入與非門 74LS00 邏輯圖如圖 3 3 1 所示 圖 3 3 1 3 3 2 二輸入端 4 輸入與非門 74LS00 功能表如表 3 3 2 所示 表 3 3 2 10 3 4 雙上升沿 D 觸發(fā)器 74LS74 3 4 1 雙上升沿 D 觸發(fā)器 74LS74 邏輯圖如圖 3 4 1 所示 圖 3 4 1 3 4 2 雙上升沿 D 觸發(fā)器 74LS74 功能表如表 3 4 2 所示 表 3 4 2 11 3 5 多諧振蕩器 多諧振蕩器電路圖如圖 3 5 所示 0 1uF C Cap 10K R5 Res Tap 8 9 10 U1C SN74LS00N 11 12 13 U1D SN74LS00N 1 2 3 U2A SN74LS00N 圖 3 5 多諧振蕩器用來產(chǎn)生時鐘脈沖 12 3 6 由 74LS74 構(gòu)成的四分頻電路 四分頻電路圖 4 CLK 3 D 2 1 Q 5 Q 6 CLR PR F4A SN74LS74AN 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR F4B SN74LS74AN 5 V 圖 3 6 四分頻電路使時鐘脈沖的周期變?yōu)榱嗽瓉淼乃谋?13 4 主要器件及重要元件的功能介紹 在這次設(shè)計(jì)的用于競賽的搶答器 電路圖時很簡單 組成器件應(yīng)該 說都是數(shù)電和模電中很常見的 4 1 D 觸發(fā)器 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR F4B SN74LS74AN D 觸發(fā)器如圖 其功能有 D 觸發(fā)器具有接收并記憶信號的功能 又稱為鎖存器 D 觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式 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 而這次正是利用了的以上功能來構(gòu)成一個簡單的搶答器 圖 4 1 D 觸發(fā)器 14 4 2 與非門 4 3 電阻 包括滑動變阻器 普通電阻 4 4 電容 主要用來構(gòu)成多諧振蕩器 4 5 發(fā)光二極管 喇叭 提示電路重要原件 4 6 開關(guān) 15 5 總電路原理圖 0 1uF C Cap 10K R5 Res Tap 2 3 1 K3 SW SPDT 2 3 1 K2 SW SPDT 2 3 1 K1 SW SPDT 5V 5V 1K R4 Res2 GND S DS1 LED0 DS2 LED0 DS3 LED0 1K R1 Res2 1K R2 Res2 1K R3 Res2 LS1 Speaker LS2 Speaker LS3 Speaker GND VCC GND CLR 1 CLK 9 D1 4 Q1 2 Q1 3 D2 5 Q2 7 Q2 6 D3 12 Q3 10 Q3 11 D4 13 Q4 15 Q4 14 VCC 16 GND 8 F1 SN74LS175N 1 2 3 U1A SN74LS00N 5 6 4 U1B SN74LS00N 8 9 10 U1C SN74LS00N 11 12 13 U1D SN74LS00N 1 2 3 U2A SN74LS00N 4 CLK 3 D 2 1 Q 5 Q 6 CLR PR F4A SN74LS74AN 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR F4B SN74LS74AN 1 2 13 12 F2A SN74LS10N 5 V 圖 5 16 6 心得與體會 歷時一個星期的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了 通過這次的課程設(shè)計(jì) 使我的動 手能力和經(jīng)驗(yàn)有了一定程度的提高 在數(shù)字邏輯電路技術(shù)的理論知識上 也有了更深的了解 在設(shè)計(jì)的過程中 通過發(fā)現(xiàn)問題 解決問題 我學(xué) 到了不少知識 增長了許多經(jīng)驗(yàn) 而這些都是書上學(xué)不到的 鞏固和運(yùn) 用了上學(xué)期的 數(shù)字邏輯 課程中所學(xué)的理論知識和實(shí)驗(yàn)技能 基本掌握 了常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法 提高了設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)技能 通過這 一次的數(shù)字邏輯 搶答器 的課程設(shè)計(jì) 復(fù)習(xí)了本學(xué)期數(shù)字邏輯課程的基 本內(nèi)容 對于邏輯問題的分析及設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的掌握 設(shè)計(jì)過程中 對于 protel 軟件的操作有了進(jìn)一步的掌握 以及對具體問題的分析 這 些都是收獲 同時又發(fā)現(xiàn)自己的很多不足 自己知識有很多的漏洞 看 到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏 理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高 這次由于我們的學(xué)業(yè)不精和時間等客觀問題 未能使設(shè)計(jì)達(dá)到完善 還有很多缺點(diǎn)和錯誤 希望老師能提出改進(jìn)意見 謝謝老師的辛勤栽培 我以后會更加努力 17 參考資料 1 何小艇 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 浙江大學(xué)出版社 2001 年 6 月 2 姚福安 電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 山東科學(xué)技術(shù)出版社 2001 年 10 月 3 王澄非 電路與數(shù)學(xué)邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐 東南大學(xué)出版社 1999 年 10 月 4 李銀華 電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京航空航天大學(xué)出版社 2005 年 6 月 5 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社 2003 6 盧菊洪 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程 科學(xué)出版社 2003 年 8 月 18 附錄 最小反應(yīng)時間的計(jì)算 1 多諧振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖的周期 T 1 4RC 1 4 10 0 1ms 1 4ms 2 經(jīng)過四分頻電路后的時鐘脈沖的周期 Tcp 4T 4 1 4ms 5 6ms 3 最小反應(yīng)時間為 Tm Tcp 5 6ms 19 附錄附錄 0 1uF C Cap 10K R5 Res Tap 2 3 1 K3 SW SPDT 2 3 1 K2 SW SPDT 2 3 1 K1 SW SPDT 5V 5V 1K R4 Res2 GND S DS1 LED0 DS2 LED0 DS3 LED0 1K R1 Res2 1K R2 Res2 1K R3 Res2 LS1 Speaker LS2 Speaker LS3 Speaker GND VCC GND CLR 1 CLK 9 D1 4 Q1 2 Q1 3 D2 5 Q2 7 Q2 6 D3 12 Q3 10 Q3 11 D4 13 Q4 15 Q4 14 VCC 16 GND 8 F1 SN74