數(shù)電課程設(shè)計(jì)--8路智力競賽定時(shí)搶答器

1、精品文檔 電氣與電子信息工程學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：8路智力競賽定時(shí)搶答器 專業(yè)班級： xxx 學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號： xxx 指導(dǎo)教師： xxx 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2021.06.172021.06.28 8路智力競賽定時(shí)搶答器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本課程設(shè)計(jì)的根本任務(wù)，通過指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地獨(dú)立完成數(shù)字電路的設(shè)計(jì)任務(wù)，加深學(xué)生對理論知識的理解，有效地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，獨(dú)立分析問題、解決問題能力，協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)造性思維能力。重提高學(xué)生在數(shù)字電路應(yīng)用方面的實(shí)踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生通過電路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步

2、掌握工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)踐的根本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。二、 設(shè)計(jì)的作用、目的 通過課程設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的實(shí)踐，應(yīng)使學(xué)生到達(dá)如下1.掌握數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計(jì)的根本方法根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)，初選電路；通過調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電路方案； 選測元器件，安裝電路，獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，并通過調(diào)試改良方案；分析課程設(shè)計(jì)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2.培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題能力學(xué)會自己分析、找出解決問題的方法；對設(shè)計(jì)中遇到的問題，能獨(dú)立思考，查閱資料，尋找答案； 掌握一些測試電路的根本方法，課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)一般故障，能通過“分析、觀察、判斷、試驗(yàn)、再判斷的根本方法獨(dú)立解決；能對課程設(shè)計(jì)結(jié)

3、果進(jìn)行分析和評價(jià)。3.掌握安裝、布線、調(diào)試等根本技能 掌握常用的仿真軟件，并能夠利用仿真軟件進(jìn)行一定的電路調(diào)試、改良；掌握數(shù)字電路布線、調(diào)試的根本技巧；穩(wěn)固常用儀器的正確使用方法。4.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力 通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、全面觀點(diǎn)及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。三、 設(shè)計(jì)過程1、 方案設(shè)計(jì)與論證搶答器的總體框圖：圖2-1-1所示電路包括主體電路和擴(kuò)展電路兩局部。其中主體電路完成根本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，中選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示選手編號，同時(shí)封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶

4、答的功能以及報(bào)警功能。圖1所示電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“去除處，此時(shí)搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間30s，當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于 “開始時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時(shí)定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。中選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，電路要完成以下功能： 1優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)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；2揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響；3控制電路對其余輸入編碼進(jìn)行封鎖，禁止其他選手進(jìn)行搶答；4控制電路要使定時(shí)器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時(shí)間，中選手將問題答復(fù)完畢，主持人操作控制開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)清零，

5、使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。 單元電路設(shè)計(jì)時(shí)間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號源。如圖計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)該電路主要是對選手搶答的時(shí)間進(jìn)行限制，可根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)定。我們設(shè)定的有效搶答時(shí)間是30S，且是30進(jìn)制的減法器，這樣更加具有人性化，能使選手客觀的感覺到剩余的時(shí)間是多少。我們選用的是74LS192芯片。如圖通過兩片74LS192級聯(lián)，U2的減記數(shù)時(shí)鐘輸入端接時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、U2的進(jìn)位輸出端BO接U1的減記數(shù)時(shí)鐘輸入端。即當(dāng)U2從9跳變到0的時(shí)候給U1

6、一個(gè)有效的信號，使得其計(jì)數(shù)。搶答電路的設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：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，其電路組成如下圖：八路搶答器的工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零位置時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端4Q1Q全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始位置時(shí)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)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

7、I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)如按下S1，74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時(shí)74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“1。另外，CTR=1，使74LS148的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(dāng)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(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者答復(fù)完問題后，主持

8、人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。 定時(shí)電路的設(shè)計(jì)該電路主要是對選手搶答的時(shí)間進(jìn)行控制，從而有效的控制賽程的時(shí)間。我們設(shè)定的時(shí)間是30s，所求開始搶答的時(shí)候顯示是00，而當(dāng)主持人按下開關(guān)的時(shí)候那么從30開始做減法運(yùn)算。主要電路如圖定時(shí)電路圖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(shí)間設(shè)定功能，本設(shè)計(jì)要求定時(shí)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(shí)間設(shè)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

9、，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(dòng)右邊的芯片開始倒記時(shí)，同時(shí)右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動(dòng)左邊的芯片倒記時(shí)，完成十進(jìn)制的倒記時(shí)功能。當(dāng)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(shí)，完成顯示搶答時(shí)間的功能。當(dāng)記到了30秒時(shí)，左邊的芯片產(chǎn)生的定時(shí)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 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路的設(shè)計(jì)主要是為了提醒主持人和選手此刻不能搶答。即當(dāng)過了有效時(shí)間和有人搶答的時(shí)候，報(bào)警電路就會產(chǎn)生光電和聲音報(bào)警，從而提示選手和主持人。報(bào)警電路主要以發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。如圖時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)時(shí)

10、序控制電路是搶答器的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：1當(dāng)主持人將按下控制開關(guān)時(shí)，EI端為0,搶答和定時(shí)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；2當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答器開關(guān)時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作；3當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，但無人搶答時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。圖時(shí)序電路圖電路總圖如圖總體電路圖 仿真搶答電路的仿真如圖4-1-1定時(shí)電路的仿真如圖報(bào)警電路的仿真 第六章 心得這次電子課程設(shè)計(jì)將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合，既考查對理論知識的掌握程度，也考察實(shí)際動(dòng)手能力和電腦操作能力，同時(shí)也對我們知識的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維能力提出更高要求。對于這次八路搶答器，一開始還沒有頭緒，不會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，但通過上網(wǎng)查閱

11、各種類似的設(shè)計(jì)以及老師講解，同時(shí)也查閱所提供的芯片功能，在仿真上實(shí)踐自己所布置的電路圖，慢慢地邊修改自己設(shè)計(jì)的缺乏，邊參詳同學(xué)們成功之處，可以講，與同學(xué)交流是我們小組設(shè)計(jì)成功一大助力。另外對各種器件的熟練掌握，是勾畫出根本的設(shè)計(jì)圖成功的關(guān)鍵，我們小組花了大量時(shí)間翻閱各種資料，特別是各芯片的真值表和引腳圖方面，同時(shí)也借助上網(wǎng)查詢填補(bǔ)這方面知識，令我們受益匪淺。當(dāng)最電路的正確使我們非常振奮，也很有成就感和滿足感。 這次電子設(shè)計(jì)雖然花了很多時(shí)間，但是很值得，不但熟悉了很多芯片的功，學(xué)到了在上課學(xué)不到的東西通過自己分析和設(shè)計(jì)更好地運(yùn)用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比書上說的多很多

12、，可以利用不同的接法設(shè)計(jì)出各種各樣不同的電路出來。附錄附錄A 芯片引腳圖74LS14874LS4874LS19274LS27974LS0874LS04附錄B 元件清單序號類型數(shù)量174LS279RS鎖存器1274LS484線7段譯碼驅(qū)動(dòng)器3374LS1488線3線優(yōu)先編碼器1474LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器2574LS121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1674LS00二輸入與非門2774LS20四輸入與非門28NE55529晶體管3DG130110七段數(shù)碼管共陰極111B鍵觸發(fā)開關(guān)912發(fā)光二極管113揚(yáng)聲器114B鍵輸入開關(guān)815電阻510216電阻1K217電阻10K918電阻15K219電阻68K220電容0.01F 221電容0.1F222電容10F223電容100F2參考文獻(xiàn)1閻石 ?數(shù)字電子技術(shù)根底第五版?北京：高等教育出版社.20062張克農(nóng) ?數(shù)字電子技術(shù)根底?北京：高等教育出版社.20033趙淑范等 ?電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)?北京：清華大學(xué)出版社.20064陳光明等 ?電子技