數(shù)電課設(shè)-智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器方案

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用目 錄一．摘 要 22二．設(shè)計(jì)任務(wù)書 332.1設(shè)計(jì)題目 332.2技術(shù)要求 332.3給定條件及元器件 332.4設(shè)計(jì)內(nèi)容 44三．電路的組成及工作原理 55四．元器件的選取及其引腳圖和功能 77五．整機(jī)電路圖 1212六．元件明細(xì)表 1313七．總結(jié) 1414八．參考文獻(xiàn) 1515個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用一．摘要本文是利用雙 D觸發(fā)器 74LS74 和同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192及簡(jiǎn)單門電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器，這好比一名公正的裁判員，它的任務(wù)是從若干名參賽者中確定出最先的搶答者，并要求參賽者在規(guī)定的時(shí)間里回答完問題。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是三路搶答，其具有搶答,倒計(jì)時(shí)，及倒計(jì)時(shí)暫停功能等。關(guān)鍵詞：三人搶答器智力搶答個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用二．設(shè)計(jì)任務(wù)書2.1設(shè)計(jì)題目：智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)。2.2技術(shù)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)三人參加的智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器；當(dāng)有某一參賽者首先按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，相應(yīng)顯示燈亮并伴有聲響。此時(shí)搶答器不再接收其他輸入信號(hào)；電路具有回答問題時(shí)間的功能。要求回答問題的時(shí)間小于100秒<顯示為0~99），時(shí)間顯示采用倒計(jì)時(shí)的方式，當(dāng)達(dá)到限定時(shí)間時(shí)發(fā)出聲響以示警告。2.3給定條件及元器件：要求電路主要選用中規(guī)模TTL集成電路CT74系列；電源電壓為5V；個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用用LED數(shù)碼管顯示時(shí)間。2.4設(shè)計(jì)內(nèi)容：電路各部分的組成和工作原理；元器件的選取及其電路圖和功能；整機(jī)電路圖；元件明細(xì)表；參考文獻(xiàn)；在設(shè)計(jì)過程中遇到何問題，其原因及解決辦法的心得體會(huì)。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三．電路的組成及工作原理根據(jù)上面所說的功能要求，智力競(jìng)賽搶答計(jì)事系統(tǒng)的組成框圖如下圖所示。它主要有六部分組成：顯示、聲響電路 振蕩電路搶答器 計(jì)時(shí)、顯示聲響電路清零裝置搶答控制電路圖1智力競(jìng)賽搶答計(jì)時(shí)器系統(tǒng)組成框圖搶答器——是智力競(jìng)賽搶答器的核心。當(dāng)參賽者的任意一位首先按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，搶答器即刻接受該信號(hào)，指使相應(yīng)發(fā)光二極管亮<或音響電路發(fā)出聲音），與此同時(shí)，封鎖住其他參賽者的輸入信號(hào)。清零裝置——供比賽開始前裁判員使用。它能保證比賽前觸發(fā)器統(tǒng)一清零，避免電路的誤動(dòng)作和搶答過程的不公平。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用顯示、聲響電路——比賽開始，當(dāng)某一參賽者按下?lián)尨鹌鏖_關(guān)時(shí)，觸發(fā)器接受該信號(hào)，在封鎖其他搶答信號(hào)的同時(shí)，使該路的發(fā)光二極管發(fā)出亮光和蜂鳴器發(fā)出聲響，以引起人們的注意。計(jì)時(shí)、顯示、聲響電路——是對(duì)搶答者回答問題時(shí)間進(jìn)行控制電路。若規(guī)定回答為的時(shí)間小于100秒<顯示為0~99），那么顯示裝置應(yīng)該是一個(gè)二位數(shù)字顯示的計(jì)數(shù)系統(tǒng)。搶答控制器——由三個(gè)開關(guān)組成。三名參賽者各控制一個(gè)，撥動(dòng)開關(guān)使相應(yīng)控制端的信號(hào)為高電平或低電平。振蕩電路——它應(yīng)該提供給搶答器、計(jì)時(shí)系統(tǒng)和聲響電路工作的控制脈沖。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用四．元器件的選取及其引腳圖和功能4.1 搶答控制電路該系統(tǒng)由三個(gè)開關(guān)A,B,C組成，分別由三名參賽者控制。常態(tài)時(shí)開關(guān)接地，比賽時(shí)，按下開關(guān)，使該端為高電平。4.2 搶答器搶答器是由三個(gè)D型觸發(fā)器和一個(gè)與非門組成。它的工作原理是這樣的：如果參賽者A首先按下開關(guān)，使該端的輸入信號(hào)為高電平，觸發(fā)器1的輸入端D接收該信號(hào)使輸出Q為高電平，相應(yīng)的Q為低電平，這個(gè)低電平信號(hào)同時(shí)送到與非門G1的輸入端，與非門G1被封鎖，使觸發(fā)器的控制脈沖CP信號(hào)由于與非門G1封鎖而被拒之門外，觸發(fā)器FB和FC因?yàn)椴痪邆銫P脈沖信號(hào)而不接收開關(guān)B和C控制端送入的信號(hào)<其他兩種情況類同）。因?yàn)樵撾娐分唤邮盏谝粋€(gè)輸入信號(hào)，即使此時(shí)其他參賽者也按下開關(guān)，但由于與非門已被封鎖，信號(hào)是輸入不進(jìn)去的。此部分使用芯片雙D觸發(fā)器74LS74，其引腳圖及功能表如下:個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用引腳圖輸入輸出CPDRSn+1QQ0000110010×00nnQQ××1001××0110××11不確定功能表4.3 清零裝置為了保證電路正常工作，比賽開始前，裁判員都要將各觸發(fā)器的狀態(tài)統(tǒng)一清零。本系統(tǒng)利用D觸發(fā)器的異個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用步復(fù)位端來實(shí)現(xiàn)清零功能。該觸發(fā)器的異步復(fù)位端為RD,低電平用一個(gè)開關(guān) J控制，正常比賽時(shí)，使 RD，SD均處于高電平，用 RD＝０實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。4.4 計(jì)時(shí)顯示聲響電路當(dāng)裁判按下開關(guān)J4時(shí)，是兩個(gè)74LS192芯片的置位端為零，即輸出輸入端的信號(hào)，若設(shè)置為 0101和0000，此時(shí)74LS74端輸出分別也為0101和0000，與此相連的數(shù)碼管將輸出 5 和 0，隨著脈沖的輸入，數(shù)碼管將從往下倒計(jì)時(shí)。當(dāng)有選手按下開關(guān)之后，與三個(gè)LED燈相連的與非門輸出使得74LS192芯片的清零端為1，即此時(shí)輸出為00，當(dāng)主持人按下開關(guān)J時(shí)，74LS192芯片的清零端部位1，數(shù)碼管將不再保持輸出00，又加之脈沖，計(jì)時(shí)將從99往下倒計(jì)時(shí)。若主持人，按下J2開關(guān)，74LS192芯片的輸入脈沖被與非門鎖住，數(shù)碼管顯示將不再往下降，這就是暫停功能。所用74LS192芯片的引腳圖和功能表如下：引腳圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用輸入輸出CPCPCRPEABCDQAQBQCQD××1×××××0000××00abcdabcd101××××加法計(jì)算100××××減法運(yùn)算1100××××保持功能表用兩片CC40192組成的一百進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器電路。由功能表可以看出，要使初值分別為5、0，只需將兩個(gè)芯片的輸入端分別接為0000和0101。要使電路實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)<減法）功能，應(yīng)使CR=0，PE，CP＋=1，CP－=1=CP。可用CR端接電平開關(guān)來控制計(jì)時(shí)器的工作與否。聲響顯示電路需要在兩種情況下做出反應(yīng)：一種是當(dāng)有參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，相應(yīng)電路中的發(fā)光二極管亮，同時(shí)推動(dòng)輸出級(jí)的蜂鳴器發(fā)出聲響；第二種情況是當(dāng)裁判員給出“請(qǐng)回答”指令后，計(jì)時(shí)開始倒計(jì)時(shí)，若回答問題時(shí)間到達(dá)限定的時(shí)間，蜂鳴器發(fā)出聲響。顯示電路由發(fā)光二極管與電阻串聯(lián)而成，發(fā)光二極管正極接電源端，負(fù)極接D觸發(fā)器的按下開關(guān)，該觸發(fā)器接收該使其輸出

端。當(dāng)某參賽者端的狀態(tài)為高電平，相應(yīng)的Q端為低電平，就有電流流過發(fā)光二極管使它發(fā)亮。計(jì)時(shí)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)顯示電路選用BCD－7段鎖存譯碼/驅(qū)動(dòng)器CC4511和七段數(shù)碼管組成，其工作原理可個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用參照“數(shù)字鐘”的有關(guān)內(nèi)容。聲響電路由兩分組成：一是由門電路組成的控制電路，二是三級(jí)管驅(qū)動(dòng)電路。門控電路主要由或門組成，它的兩個(gè)輸入，一個(gè)來自搶答電路各觸發(fā)器輸出Q的與非，它說明只要有一Q為低電平，就使該與非門輸出為高電平通過或門電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲；另一個(gè)來自計(jì)時(shí)系統(tǒng)高位計(jì)數(shù)器的借位信號(hào)OB,它說明計(jì)時(shí)電路在99秒向98秒，97秒，2秒，1秒，0秒倒計(jì)時(shí)再向99秒轉(zhuǎn)化時(shí)向高位借位給出一個(gè)負(fù)脈沖經(jīng)反相器得到一個(gè)高電平。這個(gè)高電平信號(hào)也能使蜂鳴器發(fā)聲，為了保證電路的可靠工作，也可采用與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)。置數(shù)連接方法4.5 振蕩電路本系統(tǒng)需要產(chǎn)生兩種頻率的脈沖信號(hào)，一種是頻率為500KHz的脈沖信號(hào)，用于觸發(fā)器CP信號(hào)驅(qū)使芯片74LS74工作；第二種頻率為1Hz信號(hào)用于計(jì)時(shí)電路。以個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用上電路可用555定時(shí)器組成，也可用石英晶體組成的振蕩器經(jīng)過分頻率得到。在軟件實(shí)現(xiàn)過程中，可以直接使用脈沖源。五．整機(jī)電路圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用六．元件明細(xì)表1.電阻：1KΩ*3 5.1KΩ*1 3.3KΩ*3 3KΩ*2開關(guān)*6七段數(shù)碼管*2門電路：與非門*5或門*1反相器*1脈沖源*2LED發(fā)光二極管*37.芯片：74LS74*2 74LS192*2蜂鳴器*15v電源接地裝置個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用七．總結(jié)7.1 元件選擇問題開關(guān)：本系統(tǒng)中所需要的開關(guān)均是按下之后需要恢復(fù)的開關(guān)，因此要選擇復(fù)位開關(guān)。電阻：為了使二極管正常發(fā)光或熄滅，以及引腳正確呈現(xiàn)高低電平，需要使用合適的電阻。這里，與二級(jí)管相連的電阻選擇1千歐，與開關(guān)相連的電阻選擇3千歐。7.2 參數(shù)設(shè)定問題信號(hào)源頻率設(shè)定：倒計(jì)時(shí)電路中需要1秒倒計(jì)時(shí)倒計(jì)一次，因此信號(hào)設(shè)定為1HZ；在搶答電路中則需要較高頻率，因此設(shè)定為50KHZ。電源均設(shè)定為5V。歷時(shí)一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，通過這次的課程設(shè)計(jì)，我的動(dòng)手能力和經(jīng)驗(yàn)有了一定程度的提高，在數(shù)字邏輯電路技術(shù)的理論知識(shí)上也有了更深的了解。在調(diào)試的過程中，通過排除故障，我學(xué)到了不少知識(shí)，增長(zhǎng)了許多經(jīng)驗(yàn)，而這些都是書上學(xué)不到的。鞏固和運(yùn)用了本學(xué)期的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，基本掌握了常用電子電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高了設(shè)計(jì)能力和實(shí)驗(yàn)技能。通過這一次的數(shù)字邏輯“搶答器”的課程設(shè)計(jì)，鞏固了本學(xué)期數(shù)字邏輯課程的基本內(nèi)容，對(duì)于邏輯問題的分析及設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的掌握。設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于multisim的操作有了進(jìn)一步的個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用掌握，以及對(duì)具體問題的分析，這些都是收獲。同時(shí)又發(fā)現(xiàn)自己的很多不足，自己知識(shí)有很多的漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。這次由于我們的學(xué)業(yè)不精和時(shí)間等客觀問題，未能使設(shè)計(jì)達(dá)到完善，還有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，希望老師能提出改進(jìn)意見，謝謝老師的辛勤栽培，今后我將更加努力