數(shù)電課程設(shè)計報告四人智力競賽搶答器

1、 四人智力競賽搶答器1、 設(shè)計目的1.掌握四人智力競賽搶答器電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。2.熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計和使用方法。2、 設(shè)計任務與要求1）設(shè)計任務設(shè)計一臺可供4名選手參加比賽的智力競賽搶答器。 用數(shù)字顯示搶答倒計時間，由“9”倒計到“0”時，無人搶答，蜂鳴器連續(xù)響1秒。選手搶答時，數(shù)碼顯示選手組號，同時蜂鳴器響1秒，倒計時停止。2）設(shè)計要求(1)4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應，也分別為1，2，3，4。(2)給主持人設(shè)置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零（搶答顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。(3)搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有

2、選手按動搶答按鈕，該選手編號立即鎖存，并在搶答顯示器上顯示該編號，同時揚聲器給出音響提示，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。(4)搶答器具有定時（9秒）搶答的功能。當主持人按下開始按鈕后，定時器開始倒計時，定時顯示器顯示倒計時間，若無人搶答，倒計時結(jié)束時，揚聲器響，音響持續(xù)1秒。參賽選手在設(shè)定時間（9秒）內(nèi)搶答有效，搶答成功，揚聲器響，音響持續(xù)1秒，同時定時器停止倒計時，搶答顯示器上顯示選手的編號，定時顯示器上顯示剩余搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。(5)如果搶答定時已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效。系統(tǒng)揚聲器報警（音響持續(xù)1秒），并

3、封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器顯示0。課程設(shè)計進程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1老師講解相關(guān)知識，發(fā)放設(shè)計題目理學館報告廳第六周2查找相關(guān)資料，畫電路草圖圖書館、宿舍等第七周3上機，用multisim設(shè)計詳細電路宿舍第八周4購買元器件，排版焊接電路宿舍第九、十周5修改完善電路，宿舍第十周6現(xiàn)場答辯理學館第十一周7完成課程設(shè)計實驗報告宿舍及實驗樓第十二周 設(shè)計方案一、四人智力競賽搶答器電路原理及設(shè)計電路主要由脈沖產(chǎn)生電路、鎖存電路、編碼及譯碼顯示電路、倒計時電路和音響產(chǎn)生電路組成。當有選手搶答時，首先鎖存，阻止其他選手搶答，然后編碼，再經(jīng)4線7段譯碼器將數(shù)字顯示在顯示器上

4、同時產(chǎn)生音響。主持人宣布開始搶答時，倒計時電路啟動由9計到0，如有選手搶答，倒計時停止，同時產(chǎn)生音響。揚聲器數(shù)碼顯示脈沖電路倒計時器譯碼器數(shù)碼顯示揚聲器鎖存器編碼轉(zhuǎn)換電路譯碼器主持人選手圖13四人智能搶答器原理圖1、 以鎖存器為中心的編碼顯示電路搶答信號的判斷和鎖存采用觸發(fā)器。以四d觸發(fā)器74ls175為中心構(gòu)成編碼鎖存系統(tǒng)，編碼的作用是把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化成8421bcd碼，進而送給7段顯示譯碼器。編碼后的邏輯函數(shù)真值表和表達式，分別如下：真值表鎖存器輸出 編碼器輸出q4q3q2q1dcba00010001001000100100001110000100表達式：a=q1+q3; b=q2+q3

5、; c=q4; d=0:2、 1hz信號的產(chǎn)生由于設(shè)計中用到秒脈沖，所以我選擇用555定時器來產(chǎn)生秒脈沖，為了減小誤差，得到精確的秒脈沖，也為了用脈沖驅(qū)動74ls175來鎖存選手搶答的信息，必須用較高頻率的脈沖。先用555定時器產(chǎn)生100hz信號，用來驅(qū)動74ls175。再經(jīng)過兩個74ls160分頻之后就得到1hz信號。設(shè)計電路如下；3、倒計時顯示電路電路采用十進制同步減法計數(shù)器74ls190，再接74ls48驅(qū)動七段譯碼館，74ls48與七段譯碼之間接200歐姆的電阻，起到限流作用。主持人宣布開始時，按下按鈕，同時使計數(shù)器置數(shù)為“9”，并在脈沖作用下開始倒計時并在顯示器上顯示，到零時停止。4

6、、音響電路：利用74ls121產(chǎn)生搶答脈沖輸入由555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，再接入蜂鳴器，根據(jù)脈沖寬度可計算得蜂鳴器鳴叫時間。再由主持人、選手、倒計時共同控制它的輸入，使其在主持人開始、選手搶答、倒計時到零時都能鳴叫。 由于mnltisim軟件中沒有74ls121這個元件，我自己改編了一個，但仿真不了，這也成了我這次課程設(shè)計中唯一的瑕疵。二、元件清單和工具元件清單編號型號作用個數(shù)174ls175鎖存器1274ls32二輸入或門1374ls48譯碼器驅(qū)動2474ls40四輸入與非門1574ls04非門1674ls190倒數(shù)電路1774ls160分頻電路2874ls121控制蜂鳴器1974ls00三

7、輸入非門110555定時器產(chǎn)生100hz脈沖、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器211蜂鳴器報警系統(tǒng)112七段譯碼器顯示選手編碼和剩余時間213電容10u.10n各214電阻200歐姆、限流作用1415電阻5.6k、3k、91k各116觸發(fā)開關(guān)選手輸入信號417二元開關(guān)主持人控制源1使用工具：電烙鐵。萬用表、焊錫、電源等三、問題及解決方法 在設(shè)計電路仿真時，秒脈沖按照理論值應該是正確的，但仿真出來的結(jié)果確有很大的偏差。這使我很郁悶，難道設(shè)計出錯？我再三檢查，確認無錯后，我照著設(shè)計圖做出實物。檢測秒脈沖和理論值一致。所以我得出結(jié)論是仿真軟件有時也會出錯。還有在仿真中，顯示數(shù)碼管的數(shù)值未能按預置數(shù)值顯示，經(jīng)和同學的共同

8、分析，得出的結(jié)論是由于門電路使用過多導致信號傳輸產(chǎn)生時間延遲，從而令對應的預置數(shù)出現(xiàn)誤差。對于該問題的解決應減少門電路的使用，同時盡量保持門電路的對稱。在焊接好實物之后，其他功能一切正常，唯獨選手按鍵信息有時候鎖存不了。經(jīng)檢查，是焊接時不注意導線的安排。致使導線頭有時候會接觸，所以會重新置數(shù)，鎖存不了信息。四、總結(jié)與體會“書上得來終覺潛，覺知此事要躬行?！边@是我這次課程設(shè)計的最大的收獲。這次電路圖設(shè)計花了很少時間，而實物的排版、焊接卻花了幾乎所有時間。書上獲得的理論知識覺得很簡單，電路圖一下就弄出來了，但實物操作，制作出一個實物確沒那么簡單。通過這次的課程設(shè)計，不僅加強了我們對理論知識的鞏固，

9、更重要的是鍛煉加強了我們實踐操作能力，這也是課程設(shè)計的主要目的。如：如何快速查找資料、對電子設(shè)計軟件mnltisim的熟練操作、對元件的最優(yōu)排版以減少導線的連接、對元器件焊接能力的提高等。在設(shè)計的過程當中，我學會了分析各種時序邏輯電路的功能及設(shè)計中所用到的器件的使用的方法，這也就讓我們把課堂上所學的知識，充分地運用到設(shè)計當中，進而使我們對課本上所學的知識有了更深入的理解和認識。在設(shè)計過程中，我們的電路設(shè)計在邏輯上完全符合要求，但通過仿真證時卻出現(xiàn)了偏差，這說明理論與實際存在著一定的差別。通過這次課程設(shè)計，讓我們認識到自己所學知識的局限性和基礎(chǔ)性，這就激發(fā)我努力拓展自己的知識面?？吹阶约涸O(shè)計的電路能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能，心中充滿成功感，同時也增加了自己對電子設(shè)計的興