八人搶答器的課程設(shè)計(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計題目：八路搶答器 一、計設(shè)計任務(wù)及要求：1.設(shè)計多路競賽搶答器2.搶答器至少控制 6 人搶答；3.設(shè)置一個主持人控制開關(guān)，控制搶答器的開始與清零；4.搶答器具有鎖存和顯示第一個搶答者的編號，并禁止其他人搶答的功能；5.具有 30 秒倒計時顯示搶答的時間控制，時間到禁止所有人搶答；二、方案設(shè)計及論證： 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0S7表示。 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由老師控制。 搶答器具有鎖存與顯示功能。即學(xué)生按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示。學(xué)生搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)

2、先搶答學(xué)生的編號一直保持到老師將系統(tǒng)清除為止。搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由老師設(shè)定（如30秒）。當(dāng)老師啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時。學(xué)生在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示學(xué)生的編號和搶答的時間，并保持到老師將系統(tǒng)清除為止。如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)禁止搶答，定時顯示器上顯示00。  設(shè)計方案簡述1. 定時搶答器的總體框圖如下圖所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)學(xué)生按動搶答鍵時，能顯示學(xué)生的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴展電路完成定時

3、搶答的功能。2. 定時搶答器的工作過程是：接通電源時，老師將開關(guān)置于“消除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器倒計時，當(dāng)定時時間到，卻沒有學(xué)生搶答時，系統(tǒng)報警，并封鎖輸入電路，禁止學(xué)生超時后搶答。當(dāng)學(xué)生在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他學(xué)生再次進行搶答；控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到老師將系統(tǒng)消零為止，當(dāng)學(xué)生將問題回答完畢，老師操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。 三 、系

4、統(tǒng)分析與設(shè)計（一）搶答器電路設(shè)計1. 搶答電路的功能有兩個：一是分辨學(xué)生按鍵的先后，并鎖存搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是是其他學(xué)生的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼器74LS147和RS鎖存器,74LS373,74LS192可完成上述功能。譯碼電路選用74LS48芯片具體電路如圖1所示，其工作原理為：2. 當(dāng)老師控制開關(guān)處于“清除”位置時，RS觸發(fā)器R為低電平，輸出端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的BI=0；74LS148的選通輸入ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存器電路不工作。當(dāng)老師開關(guān)撥到開“始位”置，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時開始工作，等待輸入信號I7，·

5、;··，I0。當(dāng)有學(xué)生按下鍵時，74LS148的輸出Y2Y1Y0=010,Yex=0。經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1,BI=1，74LS373處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101。經(jīng)過74LS48譯碼后，顯示器顯示學(xué)生編號。此外，CTR=1，是74LS148的ST為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他學(xué)生按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的Yes為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他學(xué)生的輸入不會被接收，保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。搶答完后老師使搶答電路復(fù)位，以便進行下一輪搶答。 3. 七段數(shù)碼管顯示

6、器74LS48測試燈輸入端。=0（低電平有效）且=1時，Ya-Yg輸出均為1，顯示器七段應(yīng)全亮，否則說明顯示器件有故障。正常譯碼顯示時，應(yīng)處于高電平，即=1。雙重功能端。此端可作為輸入信號端又可以作為輸出信號端。作為輸入端時是熄滅信號輸入端，利用端可按照需要控制數(shù)碼管顯示或不顯示。當(dāng)=0時（低電平有效），無論A3A2A1A0狀態(tài)如何，Ya-Yg均為0，數(shù)碼管不顯示。當(dāng)該端作為輸出端時是滅零輸出端，當(dāng)=0，且A3A2A1A0=0000時，=0。滅零輸入端。該端的作用是將數(shù)碼管顯示的數(shù)字O熄滅。當(dāng)=0（低電平有效）、且A3A2A1A0=0000時，Ya-Yg均輸出0，數(shù)碼管不顯示。 其功能和引腳如

7、圖所示: 4. 74LS147優(yōu)先編碼器功能優(yōu)先編碼器在同一時間內(nèi),當(dāng)多個輸入信號請求編碼時,只對優(yōu)先級別高的信號進行編碼的邏輯電路,常用的集成優(yōu)先編碼器有74LS147(8線-3線)其原理圖和功能真值表如圖: 74LS147優(yōu)先編碼器真值表 5. 555定時器振蕩器是計時器的核心，振蕩器的穩(wěn)定度和頻率的精確度決定了計時器的準確度。一般來說，振蕩器的頻率越高，計時精度就越高，但耗電量將越大。所以，在設(shè)計電路時要根據(jù)需要而設(shè)計出最佳電路。在本設(shè)計中，采用的是精度高的，由集成電路 555 與 RC 組成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C1 被充電，vC上升，當(dāng)vC上升到大于 2/3VCC時，觸發(fā)器被

8、復(fù)位，放電管T導(dǎo)通，此時v0為低電平，電容C1 通過R2和T放電，使vC下降。當(dāng)vC下降到小于 1/3VCC時，觸發(fā)器被置位，v0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C1 放電結(jié)束,所需的時間為 ：當(dāng)C1 放電結(jié)束時，T截止，VCC將通過R19、R18向電容器C1 充電，vC由 1/3VCC上升到 2/3VCC所需的時為：當(dāng)vC上升到 2/3VCC時，觸發(fā)器又被復(fù)位發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到一個周期性的方波。振蕩周期T的計算： T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C T1=（R1+R2）Cln(Ucc-1/3Ucc)/(UCC-2/3Ucc)=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)C T2

9、=R2Cln(0-2/3Ucc)/(0-1/3Ucc)=R2Cln2=0.7R2C振蕩周期T： T=0.7（R19+2R18）C =0.7*（56000+2*56000）*0.00001 =1. 176s 555定時器波形圖6、 原理圖及PCB圖 原理圖底板電路部分顯示電路原理圖7、 制作步驟 八路搶答器分為倒計時部分和搶答顯示部分。（1） 仿真。設(shè)計電路圖進行仿真，確定電路是否能實現(xiàn)其功能，觀察555定時器波形 （2） 畫圖。通過AD畫圖軟件畫出原理圖，轉(zhuǎn)換成PCB（3） 制板。打印PCB圖轉(zhuǎn)印電路圖，焊接元器件制成電路板（4） 調(diào)試。 問題分析：（1） 數(shù)碼管顯示亂碼：a、電路虛焊，b、元

10、器件間的連線斷路（2）555有脈沖但是數(shù)碼管不倒計時：a、檢查74LS192的4引腳是否有脈沖 b、555定時器外接問題（3） 數(shù)碼管倒計時倒計兩秒后自動搶答: 拆除74LS32 5腳和9腳間連接的極性電容（二）搶答器電路原理圖四、調(diào)試結(jié)果及實際電路照片五、設(shè)計總結(jié)體會經(jīng)過兩周的課程設(shè)計,我學(xué)會了如何進行電路設(shè)計及豐富了自己的理論知識和實踐實習(xí)能力,在設(shè)計過程中,加深了對組合和時序邏輯電路的掌握情況,同時也使得學(xué)過的知識得到了鞏固與復(fù)習(xí),在設(shè)計搶答器、定時器的過程中，通過翻閱資料，上網(wǎng)搜索等，我對各電路器件（如：與非門，555定時器和LED顯像管等）及原理有了更深一層次的認識，既增強了我的理解

11、能力,也使我能更好的運用所學(xué)的知識。在設(shè)計之初,并不明白如何用所學(xué)的器件來實現(xiàn)電路的功能,經(jīng)過小組內(nèi)的激情討論,最終確定了答題的設(shè)計方案,在設(shè)計的過程中,不斷的發(fā)現(xiàn)和克服困難,使我明白了,學(xué)習(xí)并非上課認真學(xué)習(xí)那么簡單,我深深的體會到了,要將所學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)變成事物的重要性,不僅能夠加深對理論知識的理解,也能怎家對本課的興趣和愛好。 兩周的磨練,使我對本課由最初的懵懂認識到現(xiàn)在的全面了解,總的來說收獲很多。元器件清單名稱數(shù)量注釋名稱數(shù)量74LS042六組反相器74LS04274ls112三組三輸入端與門74ls11274ls321四組輛輸入端或門74ls321CD40721雙四輸入端或門CD40

12、721CD40821雙四輸入端與門CD4082174LS1922十進制可逆計數(shù)器74LS192274LS4834線七段譯碼器74LS48374LS147110-4線優(yōu)先編碼器74LS147174LS3731八D鎖存器74LS37311N414831N41483按鍵12個按鍵12個電容3個0.1uf 47uf 10uf各一個電容3個電阻25個10K20個 2K兩個56K兩個電阻25個74LS861異或門74LS861單個數(shù)碼管3共陰極單個數(shù)碼管3名稱數(shù)量注釋名稱數(shù)量74LS042六組反相器74LS04274ls112三組三輸入端與門74ls11274ls321四組輛輸入端或門74ls321CD40721雙四輸入端或門CD40721CD40821雙四輸入端與門CD4082174LS1922十進制可逆計數(shù)器7