數(shù)電課程設(shè)計四路搶答器

課程設(shè)計說明書（小初號字距4磅黑體加黑居中）課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計題目：四路搶答器 學(xué)生姓名：李時川專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級：11-2學(xué)號：18指導(dǎo)教師：楊艷日期：2013年3月29日四路搶答器設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個四組參賽的智力競賽搶答器基本要求：（1）當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時，搶答器不再接收其他輸入信號。（2）電路具有定時功能。要求回答問題的時間≤30秒（顯示為29~00），時間顯示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示。（3）具有計分功能。每組參賽者起始分為100分，搶答后由主持人計分，答對1次加10分，否則減去10分（4）在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。提高要求：（5）答題時間還剩5s時，每秒發(fā)出提示聲音。二、方案設(shè)計與論證搶答器的基本工作原理：當(dāng)主持人按下“開關(guān)”按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號顯示在電子顯示管上并該選手桌上的發(fā)光二極管亮燈。此后選手輸入被鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號顯示處不作任何顯示。然后主持人就按下計時開關(guān)，選手開始作答，作答的時間少于30秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而且通過顯示屏把時間顯示出來。當(dāng)選手作答僅剩5秒時，開始通過喇叭響來做提示。如果到了顯示“00”時，計時器不再進(jìn)行倒數(shù)而停留在“00”狀態(tài)。此時選手仍沒有作答成功，則主持人會對該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計分器顯示出來。每位選手初始分?jǐn)?shù)為100分，加減分每次10分。之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題。原理框架圖主持人主持人選手搶答聲音提示記分器控制電路定時電路顯示時間封鎖電路編碼器臺號顯示方案一、對照上面原理框架圖，各個主要的部分選用對應(yīng)功能的芯片進(jìn)行設(shè)計。方案二、對照框架圖，選用各種邏輯站以及相關(guān)的邏輯函數(shù)進(jìn)行設(shè)計，編號進(jìn)直接把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化8421BCD碼，并通過邏輯函數(shù)表達(dá)式的方式輸入到顯示譯碼器中讓其顯示出來。通過比較可以得出方案一更可行，理由在于芯片組上集成的功能要強(qiáng)大些，且用的元器件的數(shù)目會相對少一些這樣會更美觀而且不容易出錯。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算Ⅰ、搶答電路設(shè)計思路1.開關(guān)模擬搶答按鈕，開關(guān)閉合表示搶答，斷開表示不搶答，每次搶答完必須斷開，為了防止有人在第一次搶答的過程中忘記將開關(guān)斷開，導(dǎo)致第二次當(dāng)主持人復(fù)位的瞬間將搶答成功，特別在開關(guān)與觸發(fā)器之間并聯(lián)蜂鳴器，當(dāng)開關(guān)沒有斷開蜂鳴器便一直會響；2.兩個雙D觸發(fā)器，當(dāng)有人按下?lián)尨鸢粹o之后，其他人無法搶答3.發(fā)光二極管陰極分別接觸發(fā)器的Q非端，陽極接VCC。4.顯示編號的電路 當(dāng)有選手按下了開關(guān)后，快的那個選手的編號可以被輸出并記憶起來送到74148和數(shù)碼管組成的顯示臺號電路中去顯示出選手編號。Ⅱ、30秒倒計時電路兩個模十計數(shù)器組成30進(jìn)制減法計數(shù)器在比賽規(guī)則里，要求選手的答題時間不能超到30秒，因此必須要有一個定時電路，這個電路可以設(shè)計成30進(jìn)制加法器，但是更多的情況下，為了直觀的原因我們采用的是30進(jìn)制減法計數(shù)器。如果選手能在30秒里答對，則算答題成功，否則為失敗。而且在最后的5秒鐘伴有響聲做為提示，當(dāng)時最后到達(dá)00時，響聲也會停止。為了實現(xiàn)30進(jìn)制減法計數(shù)器，采用了74192芯片，它具有加減法功能，是同步10進(jìn)制的。74LS192（54/74194）兩個引腳圖管腳及功能表如下：74LS192是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：

（a）引腳排列

(b)邏輯符號圖中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下：

輸入

輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0

1

×

×

×××××0000

0

0×

×dcbadcba

0

1

1××××

加計數(shù)

0

1

1

××××

減計數(shù)定時器電路如上上圖用兩塊74192來組成30進(jìn)制減法計數(shù)器，通過置數(shù)法讓一有電源輸入到該電路上，就直接把輸出置為30，差通過數(shù)碼管顯示出來.2.用數(shù)值比較器74LS85檢測第五秒（0000,0101），輸出Y=B端接觸發(fā)器，當(dāng)?shù)谖迕氲絹頃r送出高電平使D觸發(fā)器驅(qū)動蜂鳴器工作.3.門電路組成檢零電路，當(dāng)?shù)褂嫊r結(jié)束時使整個倒計時電路停止工作，即使蜂鳴器和數(shù)碼管停止工作Ⅲ、記分電路當(dāng)選手作答完后，要根據(jù)選手答題的情況來進(jìn)行加法或減分。而這個加分減分功能我同樣用了74192，每答對一題得10分，答錯一題減10分，主持人根據(jù)選手答題情況來加減分，每位選手初始分?jǐn)?shù)為100分。這個電路是通過一個BUTTON按鈕，按一下會自動的彈上來，這樣確保每一次的按和放都有一次的脈沖輸入，兩個開關(guān)A.B分別代表加分減分，將開關(guān)的一端接脈沖，另一端接UP或DOWN，然后能過輸出就可以知道當(dāng)前得分四、總電路工作原理及元器件清單由于電路過大，所以將電路分成3部分顯示Ⅰ、搶答電路Ⅱ、30秒倒計時電路當(dāng)主持人按下答題開始按鈕，倒計時電路開始工作，到第五秒至零秒的時候會伴有蜂鳴器提醒聲音，記時結(jié)束后蜂鳴器和數(shù)碼管都停止工作；Ⅲ、記分電路當(dāng)主持人按下“開關(guān)”按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號顯示在電子顯示管上并伴有響聲。此后選手輸入鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號顯示處不作任何顯示。然后主持人就按計時開關(guān)，選手開始作答，作答的時間少于30秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而通過顯示屏把時間顯示出來。當(dāng)選手作答僅剩5秒時，開始通過喇叭響來做提示。此時選手仍沒有作答成功，則主持人會對該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計分器顯示出來。之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題。3．元件清單元件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注U74LS743觸發(fā)器U74LS1481編碼器U74LS852數(shù)值比較器U74LS1924計數(shù)器UDCD_HEX5數(shù)碼管UBUZZER5蜂鳴器LEDLED4發(fā)光二極管U74LS系列門五、仿真調(diào)試與分析本次設(shè)計的仿真我采用了Multisim仿真軟件做，主要是感覺本軟件用起來感覺比較簡單，打開仿真開關(guān)，撥動復(fù)位按鈕，模擬進(jìn)行搶答，當(dāng)?shù)谝粋€搶答按鈕按下之后其他搶答開關(guān)無效，并且伴有發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示相對應(yīng)臺號。當(dāng)此人搶答成功后，30秒倒計時電路開始工作，當(dāng)?shù)褂嫊r到5秒時數(shù)值比較器74LS85送出高電平使D觸發(fā)器驅(qū)動蜂鳴器工作.在這里我一直遇到一個問題，就是發(fā)現(xiàn)當(dāng)計時為00時，蜂鳴器在此后一直在響，所以添加了檢零電路，當(dāng)?shù)褂嫊r結(jié)束時使整個倒計時電路停止工作。之后就是記分電路，主持人對選手的答題結(jié)果進(jìn)行加分或減分情況。六、結(jié)論與心得本次課題感覺上還是比較難的，雖然做起來前面比較順，但坐到后面發(fā)現(xiàn)問題很多，修改起來有一定難度，就比如說上文提到的5秒倒計時蜂鳴器問題，而且剛開始做仿真時還忘了用數(shù)碼管顯示選手編號，很是糾結(jié)?？傮w來說，感覺做的還是不錯吧，通過本次設(shè)計，主要對對常用的芯片無論是從功能上，還是構(gòu)造上都在了更深的了解，更重要的是鍛煉了我們的動手能力，平時看書都能看得明白，但是到了仿真的時候還是會出現(xiàn)很多的問題，有時候一個小失誤致使整個電路工作狀態(tài)出現(xiàn)錯誤，但是還是能過一次次的調(diào)試，一次次地去修改最后得出了成品。也學(xué)了一個新的軟件，這也是很重要的。反正這次課程設(shè)計收獲也不少，但是如果時間能夠再充分一點，我相信自己能夠做得更好。七、參考文獻(xiàn)[1]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社[2]孫梅生，李美鶯，徐振英.電子技術(shù)基