智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計

1、實習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號日 期實習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號日 期內(nèi)蒙古師范大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告實習(xí)題目指導(dǎo)教師職 稱學(xué)生姓名學(xué) 號日 期設(shè)計題目智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計指導(dǎo)教師戚桂美職稱講師姓 名學(xué) 號日 期2011/7/12智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計計算機與信息工程學(xué)院 2009級 指導(dǎo)教師 戚桂美 講師摘要 設(shè)計一個可以容納4名選手或4個代表隊比賽的搶答器。設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并將優(yōu)先搶答選手的編號保持到顯示器上，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。關(guān)鍵字 搶答器

2、 電路圖 74LS741 引言智力競賽是一種生動活潑的教育形式和方法，通過搶答和必答兩種方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們增加些科學(xué)知識和生活常識。在進行智力競賽搶答時，各參賽者考慮好后都想搶先答題。如果沒有合適的設(shè)備，有時難以分清它們的先后，是主持人感到為難。為了使比賽能順利進行，需要有一個能判斷搶答先后的設(shè)備，來做一個公正的裁判員。稱之為智力競賽搶答器。2 設(shè)計任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求2.1 主要的設(shè)計指標(biāo)和要求主持人沒有宣布搶答開始時，搶答不起作用；在主持人宣布搶答開始后，可以進行搶答。它的任務(wù)是從若干名參與者中確定出最先的搶答者，立即將其編號鎖存，并在LED

3、數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時用聲和光提示。此外，封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，優(yōu)先搶答選選手的編號一直保存到主持人將系統(tǒng)清零為止。為此我們小組決定就這次機會設(shè)計一個低成本但又能滿足需要的四路智力競賽搶答器。2.2 設(shè)計任務(wù)和要求(1) 設(shè)計一個可以容納4名選手或4個代表隊比賽的搶答器。(2)設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。(3) 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并將優(yōu)先搶答選手的編號保持到顯示器上，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。3 工作原理接通電源后：主持人的開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，此時搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器處于“0”；主持人將開關(guān)設(shè)置為“開

4、始”狀態(tài)，并宣布“開始搶答”，此時搶答器開始工作。當(dāng)參加智力競賽的選手摁下手中的搶答器時，蜂鳴器和LED數(shù)碼管會用聲和光提示，并顯示該小組的編號。只有最先搶答者的編號才能被鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號，同時用聲和光提示。由以上兩個條件可以想到：用D觸發(fā)器來實現(xiàn)，D觸發(fā)器是一個輸出跟輸入一樣的觸發(fā)器。將主持人的開關(guān)和D觸發(fā)器的清零端相連。D觸發(fā)器是一個在CP脈沖上升沿時反轉(zhuǎn)的觸發(fā)器。所以只要有一個搶答器輸出為1時，就讓所有搶答器的脈沖沒有上升沿，這樣就輕而易舉的讓其他小組的搶答無效了。蜂鳴器和LED數(shù)碼管的提示延續(xù)到主持人清零為止，不能在變。當(dāng)一輪搶答結(jié)束后，主持人將其清零，準(zhǔn)備下一輪

5、搶答。圖1 電路框圖4 基本組成4.1 邏輯電路的基本組成 圖2 搶答器電路圖4.2 電路說明S1、S2、S3、S4分別表示四位參加智力競賽的選手手中的搶答器開關(guān)；Q1、Q2、Q3、Q4分別表示四位選手搶到題之后顯示的數(shù)字；CP接在1KHz的脈沖上，提供脈沖信號。我們的芯片中沒有四輸入的與門芯片，所以雙D觸發(fā)器的輸出端先通過與非門之后再在通過一個非門來實現(xiàn)與門的功能。5 設(shè)計步驟及方法5.1 怎樣連接兩個雙D觸發(fā)器（74LS74）將他們的四個輸入端作為四位選手手中的搶答器開關(guān)，將將四個輸出端接在數(shù)字顯示器上（LED數(shù)碼管）上，可以顯示搶道題目的選手的編號。主持人的開關(guān)接在兩個雙D觸發(fā)器的清零端

6、，以便控制四位選手手中的搶答器。5.2 封鎖CP脈沖當(dāng)有選手摁下?lián)尨鹌鲿r脈沖將一直置1或置0，要實現(xiàn)這個功能是可以將CP脈沖和四個D觸發(fā)器的Q反端接通過與門的結(jié)果和CP脈沖接在與非門的輸入端，將輸出端接到四個D觸發(fā)器CP脈沖端。這樣就實現(xiàn)了封鎖脈沖。沒有一個組摁下手中搶答器時，進入D觸發(fā)器CP脈沖會0101的變換，但是只要有人摁下手中搶答器進入D觸發(fā)器的CP脈沖只會是1。沒有了脈沖上升沿這個條件輸入怎樣變換D觸發(fā)器的輸出都不會變。6 電路總體說明6.1 搶答器的邏輯電路的說明此電路采用了兩個雙D觸發(fā)器（74LS74），將它們的四個輸入端接在電路實驗箱的開關(guān)。將雙D觸發(fā)器的置零端接在實驗箱的開關(guān)

7、上，當(dāng)作主持人手中的開關(guān)，來控制四位選手手中的搶答器的有效性。脈沖接在實驗箱上1KHz的脈沖上，這個速度遠遠超過了思維反應(yīng)。只有一位選手摁下手中的搶答器，馬上就會在實驗箱的數(shù)字顯示器上顯示該選手的序號。圖3 搶答器邏輯電路圖6.2 74LS74功能表表17 設(shè)計所用器材表2Ø 電路實驗箱1個Ø 74LS74雙D觸發(fā)器2個Ø 74LS20四輸入與非門芯片1個Ø 74LS04非門芯片1個Ø 74LS00與非門芯片1個Ø 蜂鳴器1個8 小結(jié)經(jīng)過本次課程設(shè)計我的收獲很多很多。我從心底里體會到了老師曾苦苦的，再三的讓我們自己動手做的良苦用心。我

8、體會到了只學(xué)理論，而脫離了實踐是一件多么大的遺憾，不知我曾因為這個原因錯過了多少寶貴的想法，經(jīng)驗和體會。當(dāng)然，剛開始做實驗畫電路時，有一種無從下手的感覺，那時才真正感受到自己所知道的東西是多么的少。和我的搭檔畫電路時，畫著畫著到一半都不知道該怎么繼續(xù)了。我們又找書又上網(wǎng)查資料，通過在實驗箱上，功能的一個一個實現(xiàn)來一步步的解決問題。電路畫完后，第一次沒有成功。查看電路卻無誤，我們就一根一根的測試導(dǎo)線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線壞了。就這樣好不容易查出了瑕疵，又發(fā)現(xiàn)只有選手1，選手2搶答的時候，LED數(shù)碼管和蜂鳴器才給出提示。因此，我們猜想74LS74（2）芯片沒有起效，原因可能有兩種，不是芯片壞了就是卡

9、槽，我們測了一下芯片，確定芯片沒有問題。就把芯片74LS74（2）的卡槽換了一下，像我們所想的那樣，結(jié)果出來了。在面模板上接電路時我們吸取了教訓(xùn)，把導(dǎo)線都一次性做了測試。又把芯片再次測了測。旁組的同學(xué)告訴我們不要把芯片插得太近不然導(dǎo)線插起來就夠你受罪的了，我們把芯片插得稀疏點。因做好了之前的準(zhǔn)備工作，所以接電路時，沒有再遇到棘手的事。僅僅因芯片稀疏，所以導(dǎo)線容易亂動，我就想了個招，把它們都固定了起來。再連接了電源、地和以及相應(yīng)的開關(guān)和連接項。搶答器的功能實現(xiàn)了，終于松口氣了，不容易啊。調(diào)試記錄：表3失敗現(xiàn)象：第一次：無法實現(xiàn)搶答器的功能，而且電路沒有錯。失敗原因：解決： 因為一個導(dǎo)線壞了，導(dǎo)致整個電路都無法正常運行。失敗現(xiàn)象：第二次：好不容易查出了瑕疵，又發(fā)現(xiàn)只有選手1，選手2搶答的時候，LED數(shù)碼管和蜂鳴器才給出提示。測了測74LS74（2）芯片，不是壞的。失敗原因：解決： 給芯片74LS74（2）換了個卡槽，就好使了。致謝我敬重的戚桂美老師：我的老師，我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您讓我知道了，學(xué)習(xí)要懂得把理論和實踐結(jié)合起來的神奇效果。學(xué)習(xí)不能僅僅靠老師，這樣的學(xué)習(xí)態(tài)度是作為學(xué)生的大忌，所謂師父領(lǐng)進門，修行在自己