搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)課 程 設(shè) 計(jì)（論文）課程名稱_數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)_ 題目名稱_數(shù)字式競(jìng)賽搶答器_學(xué)生學(xué)院_專業(yè)班級(jí)_ _ 學(xué) 號(hào)_學(xué)生姓名_指導(dǎo)教師_2014年 6 月 22 日數(shù)字式競(jìng)賽搶答器 課程設(shè)計(jì)論文一、分析問題二、查閱資料三、模塊設(shè)計(jì)四、組合優(yōu)化五、軟件模擬六、器件選擇七、電路焊接八、實(shí)驗(yàn)調(diào)試九、心得體會(huì)十、參考資料一、分析問題：我們共同協(xié)商最終選擇了搶答器方案。根據(jù)搶答器的要求：設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納四組參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答時(shí)使用且電路具有第一搶答信號(hào)

2、的鑒別和鎖存功能。2）在主持人將系統(tǒng)復(fù)位并發(fā)出搶答指令后，用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)和第一搶答組別且該組別對(duì)應(yīng)指示燈亮，同時(shí)電路的自鎖功能使別的搶答開關(guān)不起作用。3）對(duì)提前搶答和超時(shí)作答的組別鳴喇叭示警，并由組別電路顯示出犯規(guī)組別。擴(kuò)展要求：設(shè)置對(duì)應(yīng)的計(jì)分（含加分與扣分）電路。 首先是要有搶答功能，這里用非鎖死的按鍵進(jìn)行搶答，還涉及到了優(yōu)先編碼器，搶答之后要把搶到的組號(hào)鎖存，這就用到了鎖存器，然后通過led燈顯示搶答到的組。回答問題需要倒計(jì)時(shí)，用計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)，然后通過數(shù)碼管顯示。這里需要時(shí)鐘信號(hào)，選用555定時(shí)器產(chǎn)生方波信號(hào)為整個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)序。用蜂鳴器提示提前搶答和超時(shí)發(fā)言，并用數(shù)碼管顯示組別。中

3、間還需要大量的邏輯的運(yùn)算，這里就一一的羅列，因?yàn)楸容^繁瑣。這就是大致的方案，接下來就是查資料，實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊。二、查閱資料查相關(guān)的芯片資料，方便后面的設(shè)計(jì)：74hc148：首先是在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74hc148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。74hc148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳 VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號(hào)如圖中所標(biāo)。其中 I 0 I 7為輸入信號(hào)， A2,A

4、1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)， EI是使能輸入端， EO使能輸出端， G S為片優(yōu)先編碼輸出端。由74hc148真值表可列輸出邏輯方程為：A2 =(I4+I5+I6+I7)EIA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7) EIA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7) EI當(dāng)使能輸入 IE=1時(shí)，所有輸出端群被封鎖在高電平。當(dāng)使能輸入IE=0時(shí)，允許編碼，在I0I7輸入中，輸入 I7優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為： I6,I5,I4,I3,I2,I1，I0等級(jí)排列。使能輸出端EO的邏輯方程為：EO =I0 I1 I2 I3 I4 I5 67 EI，此邏輯表達(dá)式表明當(dāng)所有的編

5、碼輸入端都是高電平（即沒有編碼輸入），且EI=0時(shí)，EO才為零；表明EO的低電平輸出信號(hào)表示“電路工作，但無編碼輸入。擴(kuò)展片優(yōu)先編碼輸出端 G S的邏輯方程為： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7) EI此時(shí)表明只要任何一個(gè)編碼輸入段有低電平信號(hào)輸入，且EI=0,GS即為低電平。GS的低電平輸出信號(hào)表示“電路工作，而且有編碼輸入?！保℅S=0）174ls48 74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RB

6、O）端。 由7448真值表可獲知7448所具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時(shí)，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。除DCBA = 0000外，RBI也可以接低電平，見表1中116行。（2）消隱功能（BI=0）此時(shí)BI/RBO端作為輸入端，該端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1倒數(shù)第3行，無論LT 和RBI輸入什么電平信號(hào)，不管輸入DCBA為什么狀態(tài)，輸出全為“0”，7段顯示器熄滅。該功能主要用于多顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。（3）燈測(cè)試功能（LT = 0）此時(shí)BI/RBO端作為輸出端

7、， 端輸入低電平信號(hào)時(shí)，表1最后一行，與 及DCBA輸入無關(guān)，輸出全為“1”，顯示器7個(gè)字段都點(diǎn)亮。該功能用于7段顯示器測(cè)試，判別是否有損壞的字段。（4）動(dòng)態(tài)滅零功能（LT=1，RBI=1）此時(shí)BI/RBO端也作為輸出端，LT 端輸入高電平信號(hào)，RBI 端輸入低電平信號(hào)，若此時(shí)DCBA = 0000，表1倒數(shù)第2行，輸出全為“0”，顯示器熄滅，不顯示這個(gè)零。DCBA0，則對(duì)顯示無影響。該功能主要用于多個(gè)7段顯示器同時(shí)顯示時(shí)熄滅高位的零。74ls190:190 的預(yù)置是異步的。當(dāng)置入控制端（ LD ）為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘CP 的狀態(tài)如何，輸出端（Q0Q3）即可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端（D0D3）相一致

8、的狀態(tài)。190 的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP 加在4 個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)計(jì)數(shù)控制端（CT ）為低電平時(shí)，在CP 上升沿作用下Q0Q3同時(shí)變化，從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為低電平時(shí)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)方式控制（U /D）為高電平時(shí)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。只有在CP 為高電平時(shí)CT 和U /D 才可以跳變190 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位/錯(cuò)位輸出端（CO/BO）輸出一個(gè)低電平脈沖，其寬度為CP 脈沖周期的高電平脈沖；行波時(shí)鐘輸出端（ RC ）輸出一個(gè)寬度等于CP 低電平部分的低電平脈沖。利用 RC 端，可級(jí)聯(lián)成N 位同步計(jì)數(shù)器。當(dāng)采用并行CP控制時(shí)，則將RC 接到后一

9、級(jí)CT ；當(dāng)采用并行CT 控制時(shí)，則將RC 接到后一級(jí)CP。引出端符號(hào)CO/BO 進(jìn)位輸出/錯(cuò)位輸出端CP 時(shí)鐘輸入端（上升沿有效）CT 計(jì)數(shù)控制端（低電平有效）D0D3 并行數(shù)據(jù)輸入端LD 異步并行置入控制端（低電平有效）Q0Q3 輸出端RC 行波時(shí)鐘輸出端（低電平有效）U /D 加/減計(jì)數(shù)方式控制端74LS273：D1D8為數(shù)據(jù)輸入口；Q1Q8為數(shù)據(jù)輸出口CLK為觸發(fā)時(shí)鐘；CLR為數(shù)據(jù)清除端。74HC244：八同相三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動(dòng)器 74HC244芯片的功能如果輸入的數(shù)據(jù)可以保持比較長(zhǎng)的時(shí)間(比如鍵盤)，簡(jiǎn)單輸入接口擴(kuò)展通常使用的典型芯片為74HC244，由該芯片可構(gòu)成三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。7

10、4HC244芯片的引腳排列如圖1所示。 由于AT的51系列單片機(jī)一般用并口進(jìn)行編程，理論上可以直接用單片機(jī)的幾根I/O口接并口線，但如果電路板沒做好，可能會(huì)連帶把計(jì)算機(jī)并口燒壞，所以要加個(gè)74HC244芯片隔離一下。 74HC244芯片的引腳 74HC244芯片使用說明74HC244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以1G和2G作為它們的選通工作信號(hào)。 當(dāng)1G和2G都為低電平時(shí)，輸出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當(dāng)1G和2G都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。 擴(kuò)展閱讀： 1 74HC244芯片內(nèi)部共有兩個(gè)四位三態(tài)緩沖器，使用時(shí)可分別以1G和2G作為它們的選通工作信號(hào)。當(dāng)1G和2G都為低電平時(shí)，輸

11、出端Y和輸入端A狀態(tài)相同；當(dāng)1G和2G都為高電平時(shí)，輸出呈高阻態(tài)。三、模塊設(shè)計(jì)搶答模塊：首先是用非鎖死按鍵作為輸入，通過接上拉電阻，把輸入全部置1（即無輸入狀態(tài)）。把搶答的信號(hào)輸入74hc148，經(jīng)過編碼后通過反相器再輸入到74ls273，74ls273在得到74hc148選通輸出信號(hào)時(shí)由低電平變?yōu)楦唠娖?，輸入信?hào)被輸出并且鎖死。再輸出到數(shù)碼管譯碼器和led燈。時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生器：用555定時(shí)器產(chǎn)生方波信號(hào)，通過設(shè)計(jì)合適的電阻比產(chǎn)生了不同的周期，占空比50%。倒計(jì)時(shí)模塊：這里使用190十進(jìn)制作為倒計(jì)時(shí)芯片，在倒計(jì)時(shí)為0時(shí)四輸入或非門產(chǎn)生高電平使得計(jì)數(shù)器保持在0狀態(tài)。而當(dāng)置數(shù)位為低電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)器

12、又會(huì)被置數(shù)為9。提前搶答提示和回答超時(shí)模塊： 通過74HC244來選通LED燈的顯示組別，當(dāng)搶答還沒開始前就搶答，則會(huì)選通紅色顯示燈并且顯示相應(yīng)的搶答組別，并且蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音。當(dāng)搶答開始后搶答，則會(huì)選通綠色顯示燈并且顯示相應(yīng)的搶答組別，但是蜂鳴器不會(huì)發(fā)出聲音。 四、組合優(yōu)化進(jìn)行線路布局，優(yōu)化了鏈接，這樣更加合適焊接電路，合理化一些線，這樣減少跳線。五、軟件模擬通過實(shí)驗(yàn)軟件multisim模擬，整體設(shè)計(jì)的功能都能實(shí)現(xiàn)，包括搶答鎖存，計(jì)時(shí)電路，組別顯示電路，提前搶答和超時(shí)作答等功能。六、器件選擇這個(gè)去小寨格買零件，選擇都是抗干擾強(qiáng)的芯片。七、電路焊接在焊接這方面由于涉及的跳線非常多，所以用的跳線

13、很多，看起來不美觀。但是在沒有采用PCB板焊接電路的前提下，跳線時(shí)不可避免的，為了能夠在焊接的時(shí)候不出現(xiàn)短路現(xiàn)象，使焊接簡(jiǎn)化，所以采用了多跳線方式進(jìn)行焊接，目的是保證電路功能可以實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樾酒囊_是不規(guī)則的，與仿真的引腳位置不一致的，所以在焊接的過程中要對(duì)照芯片的引腳圖進(jìn)行焊接。最終花了兩天的時(shí)間焊接出來了。八、實(shí)驗(yàn)調(diào)試去實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)，計(jì)時(shí)電路的兩個(gè)數(shù)碼管可以正常顯示，而顯示搶答組別得數(shù)碼管的顯示則一直為7，搶答信號(hào)也無法傳送到顯示器，蜂鳴器也不響，顯示組別的LED燈也不會(huì)亮。最后經(jīng)過多次檢查發(fā)現(xiàn)是74LS273的鎖存問題。74hc148選通輸出提供的脈沖信號(hào)無法滿足74LS273鎖存所需要

14、的脈沖要求，使得輸入信號(hào)還未到達(dá)，脈沖信號(hào)已經(jīng)消失了，所以輸入信號(hào)無法到達(dá)顯示器。最后通過外加脈沖給74LS273實(shí)現(xiàn)了輸入送出和鎖存的功能。九、總結(jié)與心得體會(huì)：這個(gè)作品的優(yōu)點(diǎn)在于其實(shí)現(xiàn)的功能齊全，原理簡(jiǎn)單。但在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了仿真跟實(shí)物調(diào)試相差太大，這是由于仿真的理想化條件和實(shí)物的差異所導(dǎo)致的。在這次課程設(shè)計(jì)中，確實(shí)讓我們遇到了很多之前在理論基礎(chǔ)課上沒遇過的問題，當(dāng)中有些問題對(duì)于我們來說很棘手，同時(shí)在解決這些問題過程中也學(xué)到了很多知識(shí)。鍛煉了自己利用網(wǎng)絡(luò)和書籍進(jìn)行搜索和查閱資料的能力。也掌握了一些的芯片原理以及用途。更加熟練了Mutisim仿真軟件的使用。另外，通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我深刻明白了動(dòng)手實(shí)踐能力和理論的差