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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上長(zhǎng) 沙 學(xué) 院數(shù)電課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目八人智力競(jìng)賽搶答器系(部)專(zhuān)業(yè)(班級(jí))姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師起止日期數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)(9)系(部): 專(zhuān)業(yè): 指導(dǎo)教師:課題名稱八人智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求基本功能: (1) 設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器,可同時(shí)供8 名選手或8 個(gè)代表隊(duì)參加比賽,他們的選號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一個(gè)搶答按鈕,按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng),分別是S0,S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 (2) 給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān),用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答器的開(kāi)始。 (3) 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。

2、搶答開(kāi)始后,若有選手按動(dòng)搶答按鈕,編號(hào)立即鎖存,并在LED 數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào),同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。 此外,要封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 擴(kuò)展功能: (1) 搶答器具有定時(shí)搶答的功能,且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(如15 秒)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后,要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí),并用顯示器顯示,同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響,聲響持續(xù)時(shí)間0.5 秒左右。 (2) 參加選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答,搶答有效,定時(shí)器停止工作,顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間,并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 (3) 如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到,卻沒(méi)有選手搶

3、答時(shí),本次搶答無(wú)效,系統(tǒng)短暫報(bào)警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時(shí)后搶答,時(shí)間顯示器上顯示00。 設(shè)計(jì)工作量1、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì);2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真;3、在Multisim或同類(lèi)型電路設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行仿真并進(jìn)行演示;4、提交一份完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),包括設(shè)計(jì)原理、仿真分析、調(diào)試過(guò)程,參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期(或時(shí)間量)設(shè)計(jì)內(nèi)容(或預(yù)期目標(biāo))備注第一天課題介紹,答疑,收集材料第二天設(shè)計(jì)方案論證第三天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第四天進(jìn)行具體設(shè)計(jì)第五天編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)教研室意見(jiàn)年 月 日系(部)主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日長(zhǎng)沙學(xué)院課程設(shè)計(jì)鑒定表姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)題目指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師意見(jiàn):評(píng)定等級(jí): 教師簽名: 日期

4、: 答辯小組意見(jiàn):評(píng)定等級(jí):答辯小組長(zhǎng)簽名:日期:教研室意見(jiàn):教研室主任簽名: 日期: 系(部)意見(jiàn):系主任簽名:日期:說(shuō)明課程設(shè)計(jì)成績(jī)分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類(lèi);目 錄一八人智力競(jìng)賽搶答器1.基本功能: (1) 設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器,可同時(shí)供8 名選手或8 個(gè)代表隊(duì)參加比賽,他們的選號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一個(gè)搶答按鈕,按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng),分別是S0,S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 (2) 給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān),用來(lái)控制系統(tǒng)的清零(編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈)和搶答器的開(kāi)始。 (3) 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后,

5、若有選手按動(dòng)搶答按鈕,編號(hào)立即鎖存,并在LED 數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào),同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。 此外,要封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。2.擴(kuò)展功能: (1) 搶答器具有定時(shí)搶答的功能,且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定(如15 秒)。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后,要求定時(shí)器立即減計(jì)時(shí),并用顯示器顯示,同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。(2) 參加選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答,搶答有效,定時(shí)器停止工作,顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間,并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 (3) 如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到,卻沒(méi)有選手搶答時(shí),本次搶答無(wú)效,系統(tǒng)短暫報(bào)警,并封鎖輸入電

6、路,禁止選手超時(shí)后搶答,時(shí)間顯示器上顯示0。 二設(shè)計(jì)思路及電路仿真1.74HC4511和七段顯示數(shù)碼管 74HC4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED(數(shù)碼管)顯示器(如圖2)的 BCD 碼七段碼譯碼器,特點(diǎn):具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。 74HC4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器,引腳排列如圖1所示。其中A、B、C、D為 BCD 碼輸入,a為最低位。LT為燈測(cè)試端,加高電平時(shí),顯示器正常顯示,加低電平時(shí),顯示器一直顯示數(shù)碼“8”,各筆段都被點(diǎn)亮,以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端,低電

7、平時(shí)使所有筆段均消隱,正常顯示時(shí), B1端應(yīng)加高電平。另外 74HC4511有拒絕偽碼的特點(diǎn),當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí),顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端,高電平時(shí)鎖存,低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出,可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外,CD4511顯示數(shù)“6”時(shí),a段消隱;顯示數(shù)“9”時(shí),d段消隱,所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí),字形不太美觀。 圖1 74HC4511引腳圖 圖2 七段顯示數(shù)碼管7、1、2、6分別表示BCD碼的A、B、C、D位;5、4、3分別表示LE、BI、LT;13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g;上邊的引腳表示輸入,下邊的引

8、腳表示輸出;還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。其功能介紹如下:BI:4腳是消隱輸入控制端。當(dāng)BI=0 時(shí),不管其它輸入端狀態(tài)如何,七段數(shù)碼管均處于熄滅(消隱)狀態(tài),不顯示數(shù)字。LT:3腳是測(cè)試輸入端。當(dāng)BI=1,LT=0 時(shí),譯碼輸出全為1,不管輸入DCBA狀態(tài)如何,七段均發(fā)亮,顯示“8”。如果該端為低電平,則譯碼器輸出全為高電平,該端擁有最高級(jí)別權(quán)限,只要它為0,既有上述現(xiàn)象,而與其余所有輸入端狀態(tài)無(wú)關(guān)。2 功能主要用于測(cè)試目的,因此正常使用中應(yīng)接高電平。 LE:5腳是鎖定控制端。當(dāng)BI、LT為1時(shí),若該端為高電平,則加在A、B、C、D端的外部編碼信息不能進(jìn)入譯碼,所以譯碼器的

9、輸出狀態(tài)保持不變;當(dāng)LE=0時(shí),則A、B、C、D端的BCD碼一經(jīng)改變,譯碼器就立即輸出新的譯碼值。 A、B、C、D:為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g:為譯碼輸出端,輸出為高電平1有效。2.搶答部分原理 搶答部分如圖3所示,是由4511芯片以及七段顯示器組成。S1S8組成18路搶答器,D1D12組成數(shù)字編碼器。該電路完成的功能是:通過(guò)編碼二極管編成BCD碼,將高電平加到CD4511所對(duì)應(yīng)的輸入端。從CD4511的引腳可以看出,引腳6,2,1,7分別為BCD碼的 D、C、B、A位(D這高位,A為低位,即D、C、B、A分別代表BCD碼8、4、2、1位)。 工作過(guò)程:當(dāng)電路上電,

10、主持人按下復(fù)位鍵,選手就可以開(kāi)始搶答。當(dāng)選手1按下S1搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D1加到CD4511集成芯片的7腳(A位),7腳為高電平,1、2、6腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0001”;當(dāng)選手2按下S2搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D2加到CD4511集成芯片的1腳(B位),1腳為高電平,2、6、7腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0010”;當(dāng)選手3按下S3搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7腳(B、A位),1、7腳為高電平,2、6腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0011”;當(dāng)選手4按下S4搶答鍵,高電平通過(guò)編碼

11、二極管D5加到CD4511集成芯片的2腳(C位),2腳為高電平,1、6、7腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0100”;當(dāng)選手5按下S5搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7腳(C、A位),2、7腳為高電平,1、6腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0101”; 當(dāng)選手6按下S6搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D8、D9加到CD4511集成芯片的1、2腳(B、C位),1、2腳為高電平,6、7腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0110”; 當(dāng)選手7按下S7搶答鍵,高電平通過(guò)編碼二極管D10、D11、D12加到CD4511集成芯片的1、

12、2、7腳(B、C、A位),1、2、7腳為高電平,6腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“0111”; 當(dāng)選手8按下S8搶答鍵,高電平加到CD4511集成芯片的6腳(D位),6腳為高電平,1、2、7腳保持低電平,此時(shí)CD4511輸入BCD碼為“1000”。 輸入的BCD碼就是鍵的號(hào)碼,并自動(dòng)地由 CD4511內(nèi)部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。 圖3 搶答部分電路圖3.用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器 用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖4所示,多諧振蕩器是一種在接通電源后,就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器,常做脈沖信號(hào)源。由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度較高,而且采用差分電

13、路形式,用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的震蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響小。 圖4 用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器4.74LS192芯片 74LS192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,其引腳排列及邏輯符號(hào)如圖5所示,CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端,CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端,異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端,高電平有效,異步清除。CO為進(jìn)位輸出:1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出,BO為借位輸出:0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。 圖5 74LS192引腳5.定時(shí)部分原理 定時(shí)部分由555多諧振蕩器、192計(jì)數(shù)器、七段LED顯示器、蜂鳴器組成,其功能:主持人按下開(kāi)關(guān)

14、,9秒到計(jì)時(shí)開(kāi)始,選手必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)搶答,當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束即顯示器顯示為0是還沒(méi)有人搶答則蜂鳴器響起。此時(shí)搶答部分鎖存,搶答無(wú)效。若時(shí)間沒(méi)到有選手搶答,搶答部分鎖存,顯示器分別顯示選手號(hào)數(shù)和搶答時(shí)間如圖7。 圖6 定時(shí)部分電路 圖7 八路定時(shí)搶答器原理圖三設(shè)計(jì)心得與體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)的課題是八路智力搶答器,由于對(duì)各種芯片了解不夠深入,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,遇到過(guò)很多問(wèn)題,往往看似沒(méi)有問(wèn)題的地方就是問(wèn)題所在,因此,檢查電路的工作就顯得尤為的重要了。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì),我發(fā)現(xiàn)耐心對(duì)于一個(gè)人的重要性,因?yàn)橐粋€(gè)電路圖往往是非常復(fù)雜的,沒(méi)有耐心的梳理檢查,是很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。本次設(shè)計(jì)通過(guò)咨詢老師、上網(wǎng)、以及同學(xué)的幫助解決了不少困惑。并且掌握了更多有關(guān)74LS4511芯片、74LS192芯片的知識(shí)??梢哉f(shuō)是收獲頗豐。本次課程設(shè)計(jì)

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