四路搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告畢業(yè)資料

四路搶答器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動化*班****

四路搶答器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、設(shè)計(jì)任務(wù)：1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識的能力。2、養(yǎng)成根據(jù)設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。4、學(xué)會簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測試方法，提高學(xué)生動手能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的基本技能。二、技術(shù)指標(biāo)搶答器是一種具有優(yōu)先輸出的電子電路。它的基本功能是，在四組參賽的情況下，首先搶答者發(fā)出搶答信號，此時(shí)其他參賽組的搶答電路即失去控制作用。在優(yōu)先搶答者解除搶答信號后，電路才自動恢復(fù)到各組又可均等搶答的狀態(tài)中。1、設(shè)計(jì)一個(gè)可供4人進(jìn)行的搶答器。2、系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動后，重新開始搶答。3、搶答器開始時(shí)數(shù)碼管無顯示，選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時(shí)發(fā)出音響。并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號，這樣其它選手無法再搶答，達(dá)到搶答目的。4、搶答器具有定時(shí)搶答功能，本搶答器的時(shí)間設(shè)定為10秒，當(dāng)主持人啟動“開始”開關(guān)后，定時(shí)器開始減計(jì)。5、設(shè)定的搶答時(shí)間內(nèi)，選手可以搶答，這時(shí)定時(shí)器開始工作，顯示器上顯示選手的號碼和搶答時(shí)間。并保持到主持人按復(fù)位鍵。6、當(dāng)設(shè)定的時(shí)間一到，而無人搶答時(shí)，本題報(bào)廢，選手們無法再搶答，同時(shí)揚(yáng)聲器報(bào)警發(fā)出聲音，定時(shí)器上顯示0。三、元件清單：器件型號數(shù)量器件型號數(shù)量二極管10BQ0152七段譯碼器74LS482電阻52進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS1611電阻20k1四D觸發(fā)器74LS1751電阻1M1同步雙時(shí)鐘加/減計(jì)數(shù)器74LS1921電阻48k25552反向器74LS041四輸入或門40721二輸入與門74LS082電容10n1三輸入與門74LS112電容0.01F1四輸入與門74LS211電容1uF1開關(guān)5共陽七段數(shù)碼管7SEG-COM-CATHODE2四、電路框圖如下：搶答按鈕搶答按鈕七段數(shù)碼管顯示譯碼電路搶答七段數(shù)碼管顯示譯碼電路搶答控制電路七段數(shù)碼七段數(shù)碼管顯示主持人控制開關(guān)廢題計(jì)時(shí)電路廢題計(jì)時(shí)電路蜂鳴器報(bào)警蜂鳴器報(bào)警報(bào)警電路報(bào)警電路1）智能搶答器

總體方框圖如上圖所示。其工作原理為：接通電源后，主持人將K0撥到"清除"狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)器不顯示；主持人用開關(guān)K0清零，宣布"開始"并按下K0狀態(tài)開關(guān)搶答器工作。定時(shí)器計(jì)時(shí)。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、編號鎖存、編號顯示、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)。具體操作如下：在主持人宣布開始并按下K0，K1、K2、K3、K4四個(gè)組參與搶答。當(dāng)有搶答者首先按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，顯示相應(yīng)的序號并伴有聲響,同時(shí)，搶答器不再接收其它組的搶答干擾。顯示搶答者組號。在限定時(shí)間9秒后無人搶答時(shí)，該題作廢，用聲響提示，并顯示順計(jì)時(shí)的時(shí)間。五．總電路圖如下（附錄）：六、單元電路的設(shè)計(jì)1、搶答部分電路該電路完成的功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號；工作過程：當(dāng)主持人表示開始作答時(shí)，按下復(fù)位鍵即清零。當(dāng)有選手搶答時(shí)，通過顯示電路顯示組號，及報(bào)警電路發(fā)出聲響。其中，74LS175起到鎖存作用,74LS48起到譯碼作用。2.七段數(shù)碼管顯示電路此電路是通過74LS48譯碼，將所搶答組號顯示在七段數(shù)碼管上。通過以下原理實(shí)現(xiàn)：字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，驅(qū)動電流為幾十毫安。圖5-2是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS48譯碼驅(qū)動器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。圖3-3（a）是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地，7個(gè)陽極a,b,c,d,e,f,g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來驅(qū)動，如圖3-3（b）所示。（a）引線圖（b）七段字形組合情況圖3-3共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和驅(qū)動電路圖3-3(c)七段LED數(shù)碼管（2）74LS48是輸出高電平有效的中規(guī)模集成BCD七段顯示譯碼驅(qū)動器，它的真值表見表下圖所示數(shù)或功能輸入輸出A3A2A1A0abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011滅燈××××××00000000滅零10000000000000試燈0×××××1111111174LS48的輸入端是四位二進(jìn)制信號(8421BCD碼)，a、b、c、d、e、f、g是七段譯碼器的輸出驅(qū)動信號，高電平有效?？芍苯域?qū)動共陰極七段數(shù)碼管，是使能端，起輔助控制作用。（3）使能端的作用如下：a是試燈輸入端，當(dāng)=0，=1時(shí)，不管其它輸入是什么狀態(tài)，a~g七段全亮；b滅燈輸入，當(dāng)=0，不論其它輸入狀態(tài)如何，a~g均為0，顯示管熄滅；c動態(tài)滅零輸入，當(dāng)=1，=0時(shí)，如果=0000時(shí)，a~g均為各段熄滅；d動態(tài)滅零輸出，它與滅燈輸入共用一個(gè)引出端。當(dāng)=0或=0且=1，=0000時(shí)，輸出才為0。片間與配合，可用于熄滅多位數(shù)字前后所不需要顯示的零。設(shè)計(jì)中有三處要用到顯示器的，倒計(jì)顯示按照順序接線就可以了，讓1、3路相與后接入7448A0端，2、3路相與后接入A1端，而4直接接入A2端。讓A3端懸空。這樣就可以實(shí)現(xiàn)邏輯功能的轉(zhuǎn)換。3、廢題計(jì)時(shí)電路本電路通過555做多諧振蕩器，74LS192計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)和BCD七段譯碼器74LS48（其輸出是驅(qū)動七段字形的七個(gè)信號），實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)廢題功能，當(dāng)主持人宣布開始答題時(shí)，計(jì)數(shù)器順時(shí)計(jì)數(shù)，若無人搶答，計(jì)數(shù)器計(jì)到零時(shí)，通過報(bào)警電路發(fā)出聲響。該題作廢。（1）通過定時(shí)器555接成多諧振蕩器，工作原理：其基本工作原理如下：多諧振蕩器有兩個(gè)暫態(tài)。假設(shè)當(dāng)電源接通后，電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)，電容C上電壓UC略低于時(shí)，UO輸出高電平，V1截止，電源UCC通過R1、R2給電容C充電。隨著充電的進(jìn)行UC逐漸增高，但只要，輸出電壓UO就一直保持高電平不變，這就是第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)電容C上的電壓UC略微超過時(shí)(即U6和U2均大于等于時(shí))，RS觸發(fā)器置0，使輸出電壓UO從原來的高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即UO=0，V1導(dǎo)通飽和，此時(shí)電容C通過R2和V1放電。隨著電容C放電，UC下降，但只要，UO就一直保持低電平不變，這就是第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)UC下降到略微低于時(shí)，RS觸發(fā)器置1，電路輸出又變?yōu)閁O=1，V1截止，電容C再次充電，又重復(fù)上述過程，電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。振蕩周期計(jì)算為：=1（秒）內(nèi)部管腳圖如下：圖5-4-1555定時(shí)器內(nèi)部框圖圖5-4-1555定時(shí)器引腳排列真值表5-4-2如下：輸入輸出RDVI1VI2VOTD狀態(tài)0′′低導(dǎo)通1>2VCC/3>VCC/3低導(dǎo)通1<2VCC/3>VCC/3不變不變1<2VCC/3<VCC/3高截止1>2VCC/3<VCC/3高截止外部管腳圖：（2）字符顯示原理同上。電路圖如下4、報(bào)警電路該電路通過555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。如下圖所示電路中，七、問題及解決1、由總電路可以看到，本次課程設(shè)計(jì)的接線十分之多，因?yàn)樵诮泳€時(shí)要十分細(xì)心，如果不小心就會接錯(cuò)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)體連接的過程中，每一步都小心翼翼地做。一條線接錯(cuò)或者一條線在過程中不小心被動到，都有可能讓整個(gè)電路沒有反應(yīng)，所以每一步都必須要小心，沒有人希望重新連接一次，器件和線路實(shí)在是多，最好能夠先把電路劃分清晰，就是盡量明顯的把個(gè)各塊獨(dú)立的電路組成部分分開得明顯些，這樣就算接錯(cuò)了也可以大概檢查各塊輸出就知道哪里出問題，減少檢查的范圍和數(shù)量，更省時(shí)省力。2、555脈沖源時(shí)應(yīng)該用LED燈作顯示，測試脈沖信號輸出輸入情況，電阻在接入前要測試保證其可以正常工作。最好就是把輸出接在LED燈上，一直接線，。一直觀察它的燈亮情況，直到它會正常閃爍為止。說明脈沖源正常工作。3.仿真測試必須與實(shí)際相符，可以保證測試出來的是正確的結(jié)果，測試正確之后便可以無后顧之憂地做電路圖，讓設(shè)計(jì)更加順利。不宜在此工作花費(fèi)太多時(shí)間容易影響接下來的設(shè)計(jì)。八、心得體會：通過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我看到了自己知識掌握的的程度，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)薄弱，但通過對此次課程設(shè)計(jì)加深了對相關(guān)知識的理解，對相關(guān)器件的實(shí)際使用有了更深一步的認(rèn)識。1.在做電路設(shè)計(jì)之前，大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量時(shí)間去做的，了解芯片的引腳和功能，然后是電路圖的設(shè)計(jì)，在電腦上模仿以及修改，仿真，這是一個(gè)相當(dāng)費(fèi)時(shí)間的工作。但當(dāng)正確的測試結(jié)果出來時(shí)，確實(shí)非常讓人有成就感。2、在連接實(shí)物電路時(shí)，要注意分步完成電路，而不是將所有一起接起來。結(jié)果當(dāng)把線接好時(shí)，不知道哪里出錯(cuò)，不工作了。由于線接得比較多，人也亂了，很難檢查錯(cuò)誤。調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，實(shí)際電路中