路搶答器課程設(shè)計報告

1、路搶答器課程設(shè)計報告The Standardization Office was revised on the afternoon of December4路搶答器設(shè)計報告目錄一. 設(shè)計任務(wù)和要求 錯誤!未定義書簽。設(shè)計目的錯誤!未定義書簽。設(shè)計任務(wù) 錯誤!未定義書簽。設(shè)計要求錯誤!未定義書簽。二. 設(shè)計的方案的選擇與論證錯誤!未定義書簽。三. 電路設(shè)計計算與分析錯誤!未定義書簽。鎖存電路的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。編碼器電路的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。譯碼器電路和數(shù)碼管顯示電路的設(shè)訃.錯誤!未定義書簽。 倒計時電路的設(shè)計 錯誤!未定義書簽。時鐘電路的設(shè)訃 錯誤!未定義書簽。整體電路（具體清晰電路

2、請詳見附件）錯誤!未定義書簽。四. 總結(jié)及心得錯誤!未定義書簽。五. 附錄 錯誤!未定義書簽。六. 參考資料 錯誤!未定義書簽。設(shè)計任務(wù)和要求設(shè)計的(1) 掌握數(shù)字搶答器的設(shè)計方法。(2) 學(xué)會安裝與調(diào)試由分立器件與集成電路組成的多級電 子電路小系統(tǒng)。設(shè)計任務(wù)設(shè)計四路搶答器，具體要求如下：(1) 主持人按動啟動按鈕，搶答開始，同時開始10秒的倒 計時；(2) 四名搶答選手編號分別為1-4,各自控制一個按鈕進行 搶答，有人按下時，揚聲器給出聲音提示，倒計時電路停止計 時，同時顯示搶答選手的號碼，。(3) 選用7段LED做顯示器。設(shè)計要求(1)合理的設(shè)計硬件電路，說明工作原理及設(shè)計過程，畫出相關(guān)的

3、電路原理圖(運用Multisim電路仿真軟件)(2)選擇常用的電器元件(說明電器元件選擇的過程和依據(jù))；(3) 對電路進行局部或整體仿真分析；(4) 按照規(guī)范要求，按時提交課程設(shè)計報告(打印或手 寫)，并完成相應(yīng)答辯。二.設(shè)計的方案的選擇與論證搶答電路：使用741S175作為鎖存電路.當有人搶答時， 利用鎖存器的輸出信號號將時鐘脈沖置零，741S175立即被鎖 存，同時蜂鳴器鳴叫，這時搶答無效，使用741S148作為編碼 器，對輸入的型號進行編碼，輸出4位的BCD碼，再將這四位的 BCD碼輸入共陽極數(shù)碼管里顯示出搶答者的編號。主持人電路：；利用741S190計數(shù)器作為倒計時的芯片，當 主持人按

4、下?lián)尨鸢粹o時，741S190被置九，同時將顯示上次搶到 題目的選手編號的數(shù)碼管清零，并開始倒計時，并通過 741S47編碼器將記時時間進行編碼，并送到7段共陽極數(shù)碼 管，顯示此時的時間。假如在9秒內(nèi)有人搶答，則計數(shù)器停止倒 計時，將鎖存器鎖存，禁止選手搶答，蜂鳴器鳴叫。系統(tǒng)原理框圖如圖所示:鎖存電路的設(shè)計鎖存器電路采用以741S175為中心的鎖存器系統(tǒng)，當4個搶 答輸入端中出現(xiàn)高電平輸入時信號時，鎖存器立即鎖存，禁止搶 答，其原本為4個高電平的輸出端也變成3高一低，可以利用一 個4輸入與非門將其與非，再接一個非門后，可以與741S175的 時鐘信號相與非，使得CLK端的輸入信號為低電平，從而阻

5、止其 余選手的搶答，從而達到鎖存的目的。741S175的真值表如下：表 7llsl75真值表輸入輸出RdCPID2D3D4DIQ2Q3Q4QLXXXXXLLLLHtID2D3D4DID2D3D4DHHXXXX保持HL .XXXX保持鎖存器的單元設(shè)計電路如圖所示:°C二詢遲幻7410N7422NDDDD1:34qqqgqgqq丄編碼器電路的設(shè)計=圖鎖存器單元設(shè)計電路編碼器采樣741S148作為編碼芯片，將輸入的信號進行編碼,然后輸出2二進制碼，由于741S148為優(yōu)先編碼器，故需要將其未用到的高優(yōu)先級的端和741S175的輸出的4與非端進行連接，避免在無人搶答時輸出信號。741S148

6、的真值表如下圖：表 741S148真值表輸入輸岀E101234567A2A1A0GSE01XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X011111111001001111111111015V譯碼器電路和數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計搶答部分和倒計時部分的譯碼器均采用741S47芯片，而數(shù) 碼管則選擇與之相對應(yīng)的7段共陽數(shù)碼管搭配，譯碼器電路和數(shù) 碼管顯示電路設(shè)計如下：741s47的真值表如下：表 741S17真值表LTRBI

7、BI/RBODCBAQAQBQCQDQEQFQG說 明0X1XXXX0000000XX0XXXX1111111熄 滅10000001111111滅 零1110000000000101X10001100111111X10010001001021X10011000011031X10100100110041X10101010010051X10110110000061X10111000111171X11000000000081X1100100011009原理圖如下:圖譯碼器電路和數(shù)碼管顯示電路倒計時電路的設(shè)計倒計時電路采用741S190作為倒計時芯片，并將其輸入端置 九，CLK信號輸入端采樣1Hz的信

8、號輸入，同時可利用其借位輸 出端MAX'MIN來控制搶答端，并且可以讓電路在到零時保持。 741S190工作方式選擇表及脈沖始終輸出真值表如下：表 741S190真值表輸入工作模式置數(shù)LOAD使能刁麗加/減D/U時鐘CLK100t加計數(shù)101t減計數(shù)0XXX置數(shù)（同 步）11XX保持（不 變）使能C7EN最大/最小MAX/MIN時鐘CLK脈沖時鐘RCO01低電平脈沖低電平脈沖1XX1X0X1原理圖如下:圖倒計時電路原理圖時鐘電路的設(shè)計在本電路中需要屮W|,門心 1S175提供的 lkhz脈沖信號，另一種是給倒計時電路741S190提供的lhz,根 據(jù)555多諧振蕩器的頻率計算公式：/=

9、!(/?, +2/?,)Cln2可以求得Ihz的電路電阻均取47k,電容取10uf,而lkhz電路的電阻取，電容取。R847kOhmVCCRSTourDISTHRTRICONGNDU9LM555CM83R14.7kOhnVCCRSTourDISTHRTRICONGND8UliLM555CM整體電路（具體清晰電路請詳見附件）圖整體電路設(shè)計圖四總結(jié)及心得本電路使用了鎖存器，編碼器，譯碼器數(shù)碼管等構(gòu)成倒計時 電路使用了 741S190等電路實現(xiàn)倒計時，并利用使能端及門電 路，實現(xiàn)各項鎖存，鳴叫，清零等功能，總結(jié)如下：優(yōu)點：電路功能原理清晰，各項功能均達到了要求，顯示準 確，反應(yīng)靈敏，無競爭冒險現(xiàn)象，

10、基本滿足了普通競賽的搶答要 求。缺點：如果長按住按鈕不放，主持人清零后將能獲得搶答 權(quán)，且由于編碼器電路是優(yōu)先編碼器，所以如果兩人搶答時間間 隔在1ms以內(nèi)，將出現(xiàn)編號靠前的選手獲得搶答權(quán)的情況。改進：可以更改促發(fā)器的類型，如使用jk觸發(fā)器代替，則 長按無效，或者在搶答端添加一個發(fā)光二極管，當有人作弊，二 極管就會亮，從而阻止選手長按按鈕的缺陷。心得體會：持續(xù)兩個星期的課程設(shè)計結(jié)束了，我們的設(shè)計雖 然有一些小毛病，但總體上還是很成功的。兩周的時間雖然很短 暫，但從中獲益匪淺.畢竟在課堂上學(xué)習(xí)的內(nèi)容真真正正能用到 實際是有點超乎我們的想象，而且要把理論知識付諸實踐確實非 件易事匚我從最初的設(shè)想設(shè)

11、計一個什么樣的數(shù)字電路到繪制電 路圖，然后打印排版，最后校正設(shè)計中的漏洞與不足。整個過程 中我翻閱資料，上網(wǎng)查找有關(guān)內(nèi)容，馬不停蹄思考如何繪制電 路，并和周圍同學(xué)進行著一遍又一遍的交流與設(shè)計思想C首先對數(shù)字電路這門課程有了更深的了解.因為課程設(shè)計本 身要求將以前所學(xué)的理論知識運用到實際的電路設(shè)計當中去，在 電路的設(shè)計過程中，無形中便加深了對數(shù)字電路的了解及運用能 力，對課本以及以前學(xué)過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解；以 前的數(shù)字實驗只是針對某一個小的功能設(shè)計，而課程設(shè)計對我們 的總體電路的設(shè)計的要求更嚴格，需要通過翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過的 知識確立了實驗總體設(shè)計方案，然后逐步細化進行各模塊的設(shè) 計。

12、例如：741S190芯片的使用原理和作用.用它構(gòu)成倒計時 電路的方法，還有一個難題就是怎么來選擇我們所需要的芯片， 從而實現(xiàn)我們所想實現(xiàn)的功能。其次，以前接觸過仿真軟件multisim的基本應(yīng)用，這對我們 以后的工作和學(xué)習(xí)的幫肋都很有用處°但是在電路仿真的過程中 出現(xiàn)大量問題，需要我們細心解決，不能一味依賴仿真軟件。所 以，我對電路故障的排查能力有了很大的提高°但由于是自己學(xué) 習(xí)沒有專業(yè)指導(dǎo)難免有一些我們不了解的功能°所以我們以后要 多接觸和了解一些仿真軟件，多向老師請教學(xué)習(xí)。最后，感謝學(xué)校給我們這次機會，感謝老師的悉心指導(dǎo)。通 過這次課設(shè)讓我明白了理論和實際操作

13、之間差距，而且也讓我很 明確得意識到自己在數(shù)電上有很多的知識漏洞，以后應(yīng)該多鉆研 下。從這過程，我鍛煉了自己的動手能力，獨立思考能力，分 析實踐能力，并學(xué)會了把自己的設(shè)計經(jīng)驗和思路拿出來與大家分 享。五.附錄表電路元件清單:名稱及標號型號及大小封裝形式數(shù)量鎖存器741S175DIP161個編碼器741S148DIP161個譯碼器741s48DIP162個計數(shù)器741S190DIP161個3與非門741s20DIP142個2與非門741s00DIP142個非門741s04DIP112個555LM555DIP141個復(fù)位開關(guān)SW-PBSW-PB5個電阻200 Q5個47k2個35k1個2個10k1個10 Q1個電容lOOuf.61個lOuf.41個1041個1032個7段共陽數(shù)碼 管2個蜂鳴器1個六.參考資料(1) 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京:高等教育出版社，2013(2)