八路搶答器課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告范本

..八路搶答器設(shè)計(jì)摘要介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計(jì)及功能,電路采用74系列常用集成電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。該搶答器除具有基本的搶答功能外,還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警功能。主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間,系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答,則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答則搶答無效。該搶答器主要運(yùn)用到了編碼器,譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實(shí)現(xiàn)搶答器的選號(hào),采用74LS279芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)號(hào)碼的鎖存,采用74LS160實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的計(jì)數(shù),采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)來共同實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。通過課程設(shè)計(jì)提高和鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識(shí),以及知識(shí)的綜合應(yīng)用和焊接技術(shù)。關(guān)鍵詞:搶答器編碼譯碼定時(shí)前言進(jìn)入21世紀(jì)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(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽,搶答記分器是必要設(shè)備。過去在舉行的各種競(jìng)賽中我們經(jīng)常看到有搶答的環(huán)節(jié),舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán),這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性。人們于是開始尋求一種能不依人的主觀意愿來判斷的設(shè)備來規(guī)范比賽。因此,為了克服這種現(xiàn)象的慣性發(fā)生人們利用各種資源和條件設(shè)計(jì)出很多的搶答器,從最初的簡(jiǎn)單搶答按鈕,到后來的顯示選手號(hào)的搶答器,再到現(xiàn)在的數(shù)顯搶答器,其功能在一天的趨于完善不但可以用來倒計(jì)時(shí)搶答,還兼具報(bào)警,計(jì)分顯示等等功能,有了這些更準(zhǔn)確地儀器使得我們的競(jìng)賽變得更加精彩紛呈,也使比賽更突顯其公平公正的原則。今天隨著科技的不斷進(jìn)步搶答器的制作也更加追求精益求精,人們擺脫了耗費(fèi)很多元件僅來實(shí)現(xiàn)用指示燈和一些電路來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的搶答功能,使第一個(gè)搶答的參賽者的編號(hào)能通過指示燈顯示出來,避免不合理的現(xiàn)象發(fā)生。但這種電路不易于擴(kuò)展,而且當(dāng)有更高要求是酒無法實(shí)現(xiàn),例如參賽人數(shù)的增加。隨著數(shù)字電路的發(fā)展,數(shù)字搶答器誕生了,它易于擴(kuò)展,可靠性好,集成度高,而且費(fèi)用低,功能更加多樣話,是一種高效能的產(chǎn)品。而如今在市場(chǎng)上銷售的搶答器大多采用可編程邏輯元器件,或利用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),本次設(shè)計(jì)主要利用常見的74LS系列集成電路芯片和555芯片,并通過劃分功能模塊進(jìn)行各個(gè)部分的設(shè)計(jì),最后完成了八路智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)。一、設(shè)計(jì)要求1.1基本要求〔1

搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽,分別用8個(gè)按鈕S0

~

S7表示。

〔2

設(shè)置一個(gè)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(dòng)按鈕,鎖存相應(yīng)的編號(hào),揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示,并在數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存,優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。1.2提高要求〔1

搶答器具有定時(shí)搶答功能,且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定30秒。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"鍵后,定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。〔2

參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答,搶答有效,定時(shí)器停止工作,顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間,并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止?！?如果定時(shí)時(shí)間已到,無人搶答,本次搶答無效。二、系統(tǒng)的組成及工作原理2.2系統(tǒng)的工作原理：定時(shí)搶答器的總體框圖如下圖2.2：圖2.2搶答器工作框圖如圖所示電路包括主體電路和擴(kuò)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(guān)后,當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí),數(shù)碼管顯示選手編號(hào),同時(shí)封鎖輸入電路,其他選手搶答無效。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。圖2.2所示電路的工作過程是：接通電源后,主持人將控制開關(guān)置于"清除"處,此時(shí)搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài),選手不能進(jìn)行搶答,定時(shí)顯示器顯示設(shè)定的時(shí)間〔30s,當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于"開始"時(shí),搶答器處于工作狀態(tài),同時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí),電路要完成以下功能：〔1優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號(hào),并由鎖存器進(jìn)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(hào)；〔2揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響；〔待定〔3控制電路對(duì)其余輸入編碼進(jìn)行封鎖,禁止其他選手進(jìn)行搶答；〔4控制電路要使定時(shí)器停止工作,數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時(shí)間,當(dāng)選手將問題回答完畢,主持人操作控制開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)清零,使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài),以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到,卻沒有選手搶答時(shí),系統(tǒng)將報(bào)警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時(shí)后搶答。三、電路設(shè)計(jì)各模塊設(shè)計(jì)方案及原理說明搶答電路此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)8路選手搶答并進(jìn)行鎖存,同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮和數(shù)碼顯示。使用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS297來完成。該電路主要完成兩個(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)〔顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管；二是禁止其他選手按鍵,其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時(shí),RS觸發(fā)器的R、S端均為0,4個(gè)觸發(fā)器輸出置0,使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝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)有選手將搶答按鍵按下時(shí)〔如按下S5,74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后,CTR=1,RBO=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài),4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為"5"。此外,CTR＝1,使74LS148優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝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),74LS148的此時(shí)由于仍為CTR＝1,使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端＝1,5所以74LS148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。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌?就會(huì)將編碼器鎖死,不再對(duì)其他組進(jìn)行編碼。通過74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示0-7。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置"清除"然后再進(jìn)行下一輪搶答。圖3.2.1搶答電路原理圖其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于"清零"位置時(shí),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(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到"開始"位置時(shí),優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)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(hào),當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)〔如按下S5,74LS148的輸出Y2Y1Y0=010,YEX=0,經(jīng)RS鎖存器后,CTR=1,BI=1,此時(shí)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(dāng)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(hào)仍不會(huì)被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后,主持人操作控制開關(guān)S,使搶答電路復(fù)位,以便進(jìn)行下一輪搶答。定時(shí)電路的設(shè)計(jì)74LS47的1,2,6,7引腳接受來自74LS160的輸出信號(hào)并把它譯碼顯示在數(shù)碼管上。74LS160的11,12,13,14引腳完成時(shí)間設(shè)定功能,本設(shè)計(jì)要求定時(shí)30秒,所以把左邊的芯片的9引腳接高電位,3,4,5,6接低位,使的初始時(shí)間設(shè)定為00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,74LS1160的置數(shù)端為低電位,處于初始狀態(tài),數(shù)碼管顯示為00。搶答開始后,秒脈沖沖推動(dòng)右邊的芯片開始記時(shí),同時(shí)右邊芯片產(chǎn)生的信號(hào)做為左邊芯片的CP信號(hào)推動(dòng)左邊的芯片進(jìn)位,完成十進(jìn)制的時(shí)功能。當(dāng)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(hào),停止記時(shí),完成顯示搶答時(shí)間的功能。當(dāng)記到了30秒時(shí),左邊的芯片產(chǎn)生的定時(shí)到信號(hào)輸出為低電位,也屏蔽了秒信號(hào),使得數(shù)碼管顯示為00。四、電路調(diào)試結(jié)果焊接通過實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接,焊接時(shí)能深刻體會(huì)到焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆,必須了解各個(gè)芯片的使用方法,內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng),該接電源的一定要接電源,該接地的一定要接地,且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端,便于區(qū)分及焊接。正確焊接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄,以確保在焊接過程和調(diào)試過程中芯片不被燒壞,同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬用表檢測(cè),看是否有短接等,還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了,這樣才有利于在調(diào)試過程中檢查電路。調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法〔1數(shù)碼管顯示不正常經(jīng)過仔細(xì)排查發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管引腳均未出現(xiàn)問題,最后在數(shù)碼管陽極處接一個(gè)220歐的電阻,數(shù)碼管顯示正常。〔2電路不穩(wěn)定問題在完成電路的焊接進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手編號(hào)不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在單選手按下?lián)尨疰I后數(shù)碼管顯示的不是選手當(dāng)前號(hào)碼。因此著手對(duì)電路進(jìn)食檢查,首先檢查數(shù)碼管看是否是關(guān)節(jié)焊接錯(cuò)誤,后又檢查電路各個(gè)芯片管腳接錯(cuò)均未發(fā)現(xiàn)問題,最后發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸動(dòng)某按鍵連線時(shí)顯示正常由此判斷可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)了虛焊,遂將電路各焊點(diǎn)又仔細(xì)焊接了一遍,此時(shí)電路顯示正常?！?控制開關(guān)無法控制電路在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下主持人開關(guān)時(shí)電路斷電,當(dāng)松開后數(shù)碼管顯示始終為7,經(jīng)過一個(gè)多小時(shí)對(duì)電路用萬用表逐個(gè)檢查,發(fā)現(xiàn)是開關(guān)觸焊接錯(cuò)誤,通過改正焊接后電路能正常工作?！?數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)在進(jìn)入定時(shí)電路調(diào)試時(shí),發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí),出現(xiàn)亂碼。對(duì)這問題我們檢查了芯片是否完好,電路界限是否正確均未發(fā)現(xiàn)問題,后發(fā)現(xiàn)是由于在焊接時(shí)焊線有些地方出現(xiàn)部分短接,于是就將焊線重新理清,數(shù)碼管也能正常工作了五、設(shè)計(jì)體會(huì)我們學(xué)電子信息工程專業(yè)快樂在哪里？我們學(xué)了模電,數(shù)電,電路和protel,單純學(xué)習(xí)肯定沒有什么樂趣,樂趣在于用我們學(xué)習(xí)的知識(shí)做出東西來。東西做出來了,我們也就獲得了快樂。做得越多,自己能做出來的東西越多,當(dāng)然我們就越快樂。這次數(shù)電設(shè)計(jì),從我們接到老師給我們的任務(wù)后,我們就認(rèn)真找資料,資料很多,網(wǎng)上更是繁雜。很快我們就找到了自己要做的東西,于是馬上proteus仿真,這一步就是關(guān)鍵了,經(jīng)過一個(gè)星期的反復(fù)修改,才終于弄好。然后是畫protel圖,這個(gè)我花了兩天,硬是有幾根飛線,算了,飛就飛吧。要做到十全十美不是不可能,只要花更多時(shí)間去畫,一定行的。由于時(shí)間問題,所以我就容許有幾根飛線了。焊接就容易多了,我花了一下午的時(shí)間就焊好了,焊好了就檢查電路,沒有問題。我馬上去測(cè)試,竟然一試就行,高興得跳起來?；蛟S太激動(dòng)了,把板子折了下,第二次測(cè)試時(shí),就不亮燈了。這可急壞我了,與是我就仔細(xì)檢查電路,檢查了好幾遍,終于發(fā)現(xiàn)是線被我折得短路了,排除了故障,搶答器又正常工作了。在這次實(shí)驗(yàn)制作中,我體會(huì)到制作的過程是先苦后甜的,只有潛下心來用心去做,才做得又快有對(duì)。當(dāng)你早其他同學(xué)做完時(shí),那是很愉悅的。體會(huì)到了樂趣,我們就更愿意自己動(dòng)手去做東西,這應(yīng)該就是這門專業(yè)的樂趣吧！元器件列表名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量焊接板12X181焊錫Fai=0.81與非門74ls001四輸入與非門74ls2018/3線編碼