四路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 題 目 四路搶答器 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 電子科學(xué)與技術(shù)1042班 學(xué) 號(hào) 系 （部） 電氣信息工程系 指導(dǎo)教師 實(shí)訓(xùn)時(shí)間 2012.6.11-2012.6.22 實(shí)訓(xùn)報(bào)告評(píng)語(yǔ)等級(jí)： 評(píng)閱人： 職稱： 年 月 日一、 實(shí)訓(xùn)目的1、培養(yǎng)動(dòng)手能力，在實(shí)踐中加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。2、掌握對(duì)電子元器件識(shí)別，相應(yīng)工具的操作，相關(guān)儀器的使用，電子設(shè)備制作、裝調(diào)的全過(guò)程的方法。3、掌握查找及排除電子電路故障的常用方法。4、學(xué)習(xí)使用proteus、protel電路仿真與設(shè)計(jì)軟件，動(dòng)手繪制電路圖。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備及儀器1、電烙鐵：焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30 w，烙鐵

2、頭是銅制。2、螺絲刀、鑷子等必備工具以及練習(xí)焊接時(shí)用的銅絲。3、錫絲：由于錫熔點(diǎn)低，焊接時(shí)，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點(diǎn)光亮美觀。4、松香，導(dǎo)線，剝線鉗等其它需要用到的工具。5、相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需的電路板，電子元件等。三、實(shí)訓(xùn)要求1、識(shí)別不同的電子元器件的規(guī)格和種類，熟練掌握焊接技術(shù)。2、按照電路圖設(shè)計(jì)合理安排元器件的位置，連接好電路，對(duì)接口進(jìn)行焊接，完成對(duì)指定功能的測(cè)試。未達(dá)到測(cè)試要求的重新調(diào)試，直至排除故障。四、實(shí)訓(xùn)電路設(shè)計(jì)1、電路設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)思想：<1> 接通電源后，顯示器顯示“0”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)。此時(shí), 若有人搶答, 為違規(guī)搶答LED不顯示器顯示其編號(hào),定

3、時(shí)器顯示不變。<2> 主持人將開(kāi)關(guān)置于“計(jì)時(shí)”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答，搶答器工作, 定時(shí)器倒計(jì)時(shí), 選手們有9秒的時(shí)間“選擇”或“放棄”，優(yōu)先選擇者, 編號(hào)鎖存, 編號(hào)顯示, 倒計(jì)時(shí)停止。<3> 若在9秒內(nèi)無(wú)人搶答，搶答無(wú)效。則需要由主持人再次操作“置數(shù)”和“計(jì)時(shí)”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。2、部分電路設(shè)計(jì)1.芯片4511（圖1）2.數(shù)碼管(共陰) （圖2） 3.芯片74LS175（四D觸發(fā)器）四D觸發(fā)器內(nèi)部具有四個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器，四個(gè)觸發(fā)器的輸入端分別為Di，D2，D3，D4，出端相應(yīng)為Qi，Qi；Q。，Q2；Q。，Q3；Q4，Q。四D觸發(fā)器具有共同的時(shí)鐘C端和共同的清除端，這種D觸

4、發(fā)器又稱寄存器，它可以寄存數(shù)據(jù)。當(dāng)C脈沖未來(lái)到時(shí)，D觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)不因輸入端狀態(tài)的改變而改變，起到寄存原來(lái)的數(shù)據(jù)的作用。同時(shí)，74ALS175為一四路的鎖存器， CP 引腳輸入上漲沿時(shí)， 當(dāng) 1D-4D 被鎖存到輸出端（1Q-4Q） 。在 CLK 其他狀態(tài)時(shí)，輸出與輸入無(wú)關(guān)。四D觸發(fā)器具有共同的時(shí)鐘C端和共同的清除端，這種D觸發(fā)器又稱寄存器，它可以寄存數(shù)據(jù)。 電路通電后，按下復(fù)位按鍵 主持人開(kāi)關(guān)，Q0、Q1、Q2、Q 3、 輸出低電平。電路進(jìn)入 籌辦狀態(tài)。這時(shí)候，假設(shè)有按鍵 A 被按下，Q0的輸出將由低電平變成高電平，使 Q0 輸出的高電平經(jīng)過(guò)與非門(mén)U3A 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管使數(shù)碼管預(yù)示 1（選手

5、 的編號(hào)） ，同 時(shí)使/Q0(Q0 非)輸出為低電平經(jīng)過(guò)與門(mén) U4A 輸出低電平， 此低電平與時(shí)鐘脈沖經(jīng) 過(guò)與非門(mén) U3A 形成一個(gè)上漲沿作為 74LS175CLK 的輸入。 因?yàn)?74LS175 是下降 沿觸發(fā)的，故按下除復(fù)位之外的不論什么的按鍵都將不會(huì)發(fā)生電路狀態(tài)的變化， 即輸入被鎖定。達(dá)到了既定的功能方針。74LS175的引腳圖及功能表如: （圖3）說(shuō)明：將D觸發(fā)器74LS175的16腳接“+5 V”電源，8腳接“地”。4.芯片74LS19274LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。電路可以進(jìn)行反饋，很容易被級(jí)聯(lián)，即把借位輸出端和進(jìn)位輸出端分別反饋到

6、后級(jí)計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)輸入端和加計(jì)數(shù)輸入端即可。其引腳排列圖及功能表為：（圖4）其真值表： MRPLCPUCPD工作模式HXXX清除LLXX預(yù)置LHHH保持LHH加計(jì)數(shù)LHH減計(jì)數(shù)說(shuō)明：H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） =由“低”“高”電平的 躍變引腳功能表： CPU 計(jì)數(shù)芯片時(shí)鐘脈沖輸入 CPD 倒計(jì)時(shí)時(shí)鐘脈沖輸入 MR 異步主復(fù)位（清除）輸入 PL異步并行負(fù)載（低電平）輸入 Pn并行數(shù)據(jù)輸入838電子 Qn 觸發(fā)器輸出（附注b ） TCD 終端倒計(jì)時(shí)（借）輸出（注b ） TCU 終端數(shù)最多輸出5.芯片74LS1074LS10是3輸入與非門(mén)，含3個(gè)門(mén)電路： 1,2,13為輸入端，1

7、2為輸出端; 9,10,11 為輸入端,8 為輸出端; 3,4,5 為輸入端, 6為輸出端;管腳圖：（圖5）6. 芯片74LS21 74LS21是四輸入與門(mén)，含兩個(gè)門(mén)電路： 1,2,4,5,為輸入端，6為輸出端； 9,10,12,13為輸入端，8為輸出端； 管腳圖：（圖6）用上述介紹的芯片構(gòu)成搶答部分，其仿真圖為：（圖7）8.芯片NE555搶答器電路由 NE555 接成音多諧振蕩器，其中 R1=R2=47K，揚(yáng)聲器通過(guò) 10UF 的電容器接在 NE555 IC 的 3 腳與地（GND）之間。 C1=0.01UF。其中 555 構(gòu)成多諧振 （RI2R2）C

8、。PR 蕩器，振蕩頻率 fo143 為控制信號(hào)，當(dāng) PR 為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 555 構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理如圖 ，接通電源 Vcc，電容 C 上的電壓 uc 在 2/3Vcc 和 1/3Vcc 之間來(lái)回充電和放電，從而使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個(gè)晶體三極管.17個(gè)電阻.兩個(gè)二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個(gè)電阻分壓器.為上.下比較器提供基準(zhǔn)電壓.所以稱之為555.555屬于CMOS工藝制造. 555引腳圖介紹如下:1 地 GND 2 觸發(fā) 3 輸出 4 復(fù)位 5 控制電壓 6

9、門(mén)限(閾值） 7 放電 8 電源 Vcc555組成的多諧振蕩器：（圖8）其工作原理圖：（圖9） 倒計(jì)時(shí)電路：五總電路仿真圖：（正確搶答顯示） 圖9超時(shí)搶答顯示：（圖10）六實(shí)訓(xùn)心得：在設(shè)計(jì)之前，參考了許多相關(guān)的資料，在設(shè)計(jì)中又參考了網(wǎng)上的四路搶答器的原理圖，有了基本的思路。 但著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問(wèn)題，例如元件的選擇：在選擇編碼器時(shí)，是采用普通編碼器還是優(yōu)先編碼器。普通編碼器中，任何時(shí)刻只允許輸入一個(gè)編碼信號(hào)，否則輸出將發(fā)生混亂。所以選擇了優(yōu)先編碼器。但是74LS系列中眾多不同管腳的類型，選擇哪個(gè)作編碼器。經(jīng)過(guò)查找，選擇了74LS192，因?yàn)橄胗脭?shù)字的形式顯示搶答者的編號(hào)，所以選

10、擇了數(shù)碼顯示管，但數(shù)碼顯示管不能直接，數(shù)碼顯示管需要由TTL或CMOS集成電路驅(qū)動(dòng)，所以在TTL還是CMOS集成電路上又進(jìn)行了比較和選擇。最后選擇了COMS，用它將輸出的二進(jìn)制代碼譯成相對(duì)應(yīng)的高、低信號(hào)，用其作為數(shù)碼顯示管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，數(shù)碼顯示管顯示出相對(duì)應(yīng)的選手編號(hào)。在控制電路中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇了555定時(shí)器。在一些設(shè)計(jì)原理上也遇到了許多新問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)當(dāng)電源接通后，不能正常進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)老師與同學(xué)的指導(dǎo)，我們知道是555的脈沖頻率過(guò)大所致，并進(jìn)行了修改。 通過(guò)這次四路搶答器的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了以往學(xué)習(xí)中的許多不足，也讓我掌握了以往許多掌握的不太牢的知識(shí)，感覺(jué)學(xué)到了很多東西。兩周的課程設(shè)計(jì)，留給我

11、印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路，必須要有耐性和堅(jiān)持下去的毅力。在整個(gè)電路的安裝調(diào)試的過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)元件電路的連接，電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以及連完線路后的檢查工作上，其中在連接電路是出現(xiàn)問(wèn)題比較多，在555元件和74LS192元件的連接的調(diào)試的時(shí)候出現(xiàn)了問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)和講解下我門(mén)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)元件的原理的功能了解的更多更深刻。在這次過(guò)程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過(guò)程很可能相當(dāng)?shù)臒┈?，有時(shí)花很長(zhǎng)時(shí)間檢查電路故障，分析原因，那時(shí)心中就有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更需要靜下心來(lái)，更仔細(xì)的查找原因?？傊?，這次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我受益匪淺，在摸索我和我的搭檔實(shí)現(xiàn)了課題所要求的結(jié)果。培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了動(dòng)手操作的能力，更讓我體會(huì)到實(shí)現(xiàn)電路功能喜悅。同時(shí)，我也體味到了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，也體味到了合作的