數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)--數(shù)字搶答器

1、智力競(jìng)賽搶答器一、本次課程設(shè)計(jì)目的1結(jié)合所學(xué)的數(shù)字電路的理論知識(shí)來完成數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)。2在數(shù)字電路的課程設(shè)計(jì)中，熟悉數(shù)字電路的邏輯設(shè)計(jì)過程以及集成電路的使用。3學(xué)會(huì)利用一些沒學(xué)過的來設(shè)計(jì)電路。4。學(xué)會(huì)用軟件方法仿真電路。二、 本次課程設(shè)計(jì)安排1、時(shí)間安排略。2、地點(diǎn)安排S2403 實(shí)驗(yàn)室。智力競(jìng)賽搶答器1 設(shè)計(jì)目的（ 1）熟悉集成電路的引腳安排及使用方法。（ 2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（ 3）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（ 4）了解數(shù)字搶答器的組成及工作原理。（ 5）熟悉數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作。（ 6）學(xué)會(huì)用軟件方法仿真電路。2 設(shè)計(jì)思路（ 1）設(shè)計(jì)搶答器電路。（ 2）設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)

2、間的定時(shí)電路。（ 3）設(shè)計(jì)報(bào)警電路。 （選做）（ 4）設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路。 （選做）3 設(shè)計(jì)過程3.1 方案論證數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示圖1數(shù)字搶答器框圖其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)， 搶答器處于 禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置于“開始” 狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在 定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。 當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次 搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。3.2 電路設(shè)計(jì)搶答器電路如圖

3、2所示。-5 /13LT % 與取一川與馳加日Q而CTRA3 *2 kl 時(shí)+5v6J_ 21圖2數(shù)字搶答器電路人開3 2將判主旌關(guān)Y羽丘 TOTDT YS1_74LS4B_17 K 后訊/反丑而該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編 號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于“清除”端時(shí)，觸發(fā)器的R端均為0 , 4個(gè)觸發(fā)器輸出置0 ,使74148的ST= 0 ,使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān) S置于“開始”時(shí)， 搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)(如按下S5), 74148的輸出Y2Y1Y0 010, YEX 0,經(jīng)鎖存后，

4、11,面=1, 7448處于工作狀態(tài)，4Q3Q2101經(jīng) 譯碼顯示為“ 5”。止匕外，12 1,使74148ST = 1 ,處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他 按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74148的yex 1，此時(shí)由于仍為1Q=1,使ST =1,所以74148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)， 保證了搶 答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行 下一輪搶答。定時(shí)電品&如圖3所示。由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度， 設(shè)定一次搶答 的時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置， 計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路 提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74

5、192進(jìn)行設(shè)計(jì)。定時(shí)到信號(hào)Aj & Ai Aj+5V當(dāng)LS48 VgAj； % Ai A71LS19214| 1U|15 /據(jù)頊置端5H5VR74LS1921 15敬雅M背端I 5V15Kl68EIK3TV5552L 10uFrRluF1Q定時(shí)到信號(hào)圖3可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路報(bào)警電路如圖4所示。由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖 4所示。 其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率=1.43/ (+2R2) C,其輸出信號(hào)經(jīng)三極 管推動(dòng)揚(yáng)聲器。為控制信號(hào)，當(dāng)為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。+5匕圖4報(bào)警電路時(shí)序控制電路如圖5所示。時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以 下三

6、項(xiàng)功能： 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電 路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路 停止工作。圖中，門G的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)的放行與禁止，門 G的作用是控 制74148的輸人使能端ST。圖5的工作原理是：主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時(shí)， 來自圖2中的74279的輸出10 ,經(jīng)G3反相，A=1,則時(shí)鐘信號(hào)能夠加到74192 的時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則“定時(shí)到 信號(hào)”為1 ,門G的輸出ST=0,使

7、74148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能 的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，1Q= 1,經(jīng)G3反相，A = 0,封鎖 信 號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門 G的輸出ST=1, 74148處于禁止工作 狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為0,而=1, 74148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門 G處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器 74121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。1圖5時(shí)序控制電路4系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果(1)組裝調(diào)試搶答器電路。(2)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1的時(shí)鐘脈沖信號(hào)

8、時(shí), 要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí)，當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。(3)調(diào)試報(bào)警電路。(4)定時(shí)搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路 各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。5主要儀器與設(shè)備集成電路：74148 1 片，7427A1 片,74483 片，741922 片，5552 片，740- 1 片，74121 1 片。電 阻：510Q 2 只，1KQ 9只，4.7kQl 只，5.1k Ql 只，100kQ l 只，10kQ 1 只，15kQ 1 只，68kQ l 只。電容：0.1 1 只，10 2 只，100 1 只。三極管：312 1只。(312為普通高頻小功

9、率型硅(材料)三極管，特征頻率100,集電極最大直流耗散功率 0.7W, 0.3A/20V。)其 它：發(fā)光二極管一2只，共陰極顯示器一3只。6設(shè)計(jì)體會(huì)與建議6.1 設(shè)計(jì)體會(huì)通過這次對(duì)數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我 了解了關(guān)于搶答器的基本原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成 功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。止匕外，本實(shí)驗(yàn)也可通過軟件R實(shí)現(xiàn)。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解， 所以說， 坐而言不如立而行， 對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。6.2 對(duì)設(shè)計(jì)的建議我希望老師在我們動(dòng)手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、 原理， 以及如何檢測(cè)電路的方法， 還有關(guān)于檢測(cè)芯片的方法。 這樣會(huì)有助于我們進(jìn)一步的進(jìn)入狀態(tài)，完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社， 1999 年2 彭華林等編.數(shù)字電子