數(shù)字電子技術課程設計--八路搶答器

1、<p><b>　　數(shù)字電子技術</b></p><p>　　課 程 設計 任 務 書</p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p><p>

2、　　學 號 </p><p>　　指 導 老 師 </p><p><b>　　年月日</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b&

3、gt;　　設計技術要求</b></p><p>　　系統(tǒng)的組成框圖及工作原理</p><p><b>　　單元電路設計 </b></p><p>　　1.1 搶答電路的設計</p><p>　　1.2 定時電路的設計</p><p>　　1.3 報警電路的設計</p

4、><p>　　1.4 時序控制電路的設計</p><p><b>　　整機電路的設計</b></p><p><b>　　元件清單</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　設計總結</b>&

5、lt;/p><p><b>　　摘要 </b></p><p>　　進入21世紀越來越來多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的日常生活中，例如企業(yè)、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設備。</p><p>　　主要介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設計及功能，電路采用74系列常用集成電路進行設計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時

6、、計時和報警功能。主持人通過時間預設開關預設供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現(xiàn)報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。</p><p>　　該搶答器主要運用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實現(xiàn)搶答器的選號，采用74LS279芯片實現(xiàn)對號碼的鎖存，采用74LS192實現(xiàn)十進制的減

7、法計數(shù)，采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)倒計時功能。</p><p>　　關鍵詞: 搶答器 編碼 譯碼 定時 報警</p><p><b>　　設計技術的要求</b></p><p>　　設計8路搶答器，編號與參賽選手一一對應。</p><p>　　具有優(yōu)先顯示搶答序號及時間的功能并禁止其他選手的搶答。</p

8、><p>　　主持人預置搶答時間，控制比賽的開始與結束。</p><p>　　報警電路：主持人按下“開始”鍵時報警并進入搶答狀態(tài)；當搶答者發(fā)出搶答信號時報警提示；在規(guī)定搶答終止時間到時報警。</p><p>　　系統(tǒng)的組成框圖及工作原理</p><p>　　搶答器的組成框圖 </p><p><b>　　系統(tǒng)的

9、工作原理</b></p><p>　　如圖所示電路包括主體電路和擴展電路兩部分。其中主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關后，當選手按動搶答鍵時，數(shù)碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴展電路完成定時搶答的功能以及報警功能。</p><p>　　電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關置于“清除”處，此時搶答器處于禁止狀態(tài)，選手不能進行搶答，定

10、時顯示器顯示設定的時間（30s），當主持人將控制開關置于 “開始”時，揚聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開始倒計時。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，電路要完成以下功能： </p><p>　?。?）優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號；</p><p>　　（2）揚聲器發(fā)出短暫聲響；</p><p&

11、gt;　　（3）控制電路對其余輸入編碼進行封鎖，禁止其他選手進行搶答；</p><p>　?。?）控制電路要使定時器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關進行系統(tǒng)清零，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。</p><p><b>　　第三章 電路設計&

12、lt;/b></p><p>　　3.1搶答電路的設計</p><p>　　搶答電路的功能有兩個：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。其電路組成如圖3-1所示。</p><p>　　其工作原理是：當主持人控制開關處于“清零”

13、位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q～1Q）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)，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關撥到“開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX

14、=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，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確性。當

15、優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶</p><p>　　3.2定時電路的設計</p><p>　　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引腳完成時間設定功能，本設計要求定時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，使的初始時間設定為30

16、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，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，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進制的倒記時功能。當有人搶答后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，完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位，也屏

17、蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為00。如圖3-2。</p><p>　　3.3報警電路的設計</p><p>　　由555定時器和三極管構成的報警電路如圖3-3所示：</p><p>　　圖3.3 報警電路</p><p>　　其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率為：</p><p>　　f0=1/(R1+2R2)*C*l

18、n2=1.43/(R1+2R2)*C</p><p>　　其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振不再工作。</p><p>　　3.4時序電路的設計</p><p>　　時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：</p><p>　　① 主持人將控制開關撥到“開始”位置時

19、，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)，</p><p>　?、诋攨①愡x手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　③當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　根據(jù)上面的功能要求以及圖3.1和圖3.2，設計的時序控制電路如圖3.4所示：</p>&l

20、t;p>　　圖3.4(A) 搶答與定時電路的時序控制電路</p><p>　　圖3.4(B) 報警電路的時序控制電路</p><p>　　圖中，門G1的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端ST。圖3-4（a）的工作原理是：主持人控制開關從“清零”位置撥到“開始”位置時，來自于圖3-1中的74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G3反相，A=1

21、，則從555輸出端來的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時，在定時時間未到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=1，門G2的輸出ST=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求；當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號，定時器處于保持狀態(tài)，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求；當定時時間到時，來

22、自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO2=0，門G2的輸出ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答，門G1同時處于關門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路為00狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能③的要求，74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。</p><p>　　第四章 整體電路的設計</p><p>　　4.1 總體電路原理相關說明</p><p>　　

23、經(jīng)以上單元電路的設計，可以得到定時搶答電路的整機電路。 </p><p>　　嚴格根據(jù)八路智力競賽搶答器的總體方框圖的指引再結合競賽搶答器的搶答電路，定時電路，報警電路 ，控制電路繪制出總體電路！ </p><p>　　接通電源后， 主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　　當參賽

24、選手按動搶答鍵時，選擇器分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示譯碼電路用并且使其它選手按鍵操作無效。之后揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　總體電路原理圖如下：</p><p><b>　　第五章 元件清單<

25、/b></p><p><b>　　第六章 參考文獻</b></p><p>　　【1】 康光華主編.電子技術基礎（數(shù)字部分）.高等教育出版社</p><p>　　【2】 閻 石主編.數(shù)字電子技術基礎 高等教育出版社 </p><p>　　【3】 趙淑范 王憲偉.電子技術基礎實驗與課程設計.清華大學出版

26、社.2006</p><p>　　【4】 錢培怡.電子電路實驗及課程設計.西安電子科技大學出版社.1992</p><p>　　【5】王毓銀.數(shù)字電路邏輯設計（第三版）.高等教育出版社.1999</p><p>　　【6】肖景和主編.數(shù)字電路應用300例 中國電力出版社</p><p><b>　　第七章 設計總結</b

27、></p><p>　　本次電子課程設計實習將理論與實踐有機地結合，既考查了對理論知識的掌握程度，反映了實際動手能力，更主要的是考查了同學對知識的綜合運用以及創(chuàng)新設計思維能力，為今后的發(fā)展提供了一次良好的學習環(huán)境。</p><p>　　針對課設題目八路搶答器，一開始還沒有頭緒，不會運用所學知識進行有效設計，但通過上網(wǎng)查閱各種類似的設計，去圖書館翻閱相關設計書籍，查閱所提供的芯片功能，

28、確定基本設計方案，又通過仿真驗證試驗方案的可實行性，雖說比較煩雜但卻對設計一個電路有了基本的經(jīng)驗。同時也使自己認識到：</p><p>　　設計思路是整個設計的靈魂</p><p>　　在設計之前，我感覺到了自己的才疏學淺！自己都不知道做個什么設計，一點方向都沒有。好在現(xiàn)在有網(wǎng)絡資源，通過查看了好多設計之后決定了做“八路搶答器的設計”</p><p>　　拿下課題能

29、有一個非常清晰的設計思路是至關重要的。只有對課題的充分理解，對各種器件的熟練掌握，勾畫出基本的設計圖是成功的關鍵，，必須多花時間在設計上才能為后續(xù)工作提供更扎實的基礎。翻閱各種資料，上網(wǎng)查詢填補所需知識的空白是必要的。</p><p>　　2、總之，在設計過程中學到了許多。作為現(xiàn)代的大學生，如果僅停留在以往的層次上，是遠遠跟不上時代的步伐，也無法使自己立足在競爭如此激烈的社會里，通過此次實習，看到了自己的水平和差