電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文

1 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題 : 數(shù)字搶答器 設(shè)計(jì) 姓 名 : 徐濤 干君峰 學(xué) 院 : 工 學(xué) 院 專 業(yè) : 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) : 09 級(jí) （ 2） 班 學(xué) 號(hào) : 09177036 09177043 日 期 2011 年 12 月 14 日 2011 年 1 月 6 日 指 導(dǎo)教師 : 劉 權(quán) 、馬德貴 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)電工程系 2 目 錄 1設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 3 2.單元電路的設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì) 思路 3 2.2 搶答開關(guān)電路設(shè)計(jì) 5 2 . 3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 8 2.4 計(jì)分電路設(shè)計(jì) 10 2.5 主要元器件的選擇 10 3.系統(tǒng)電路總圖 11 4.經(jīng)驗(yàn)體會(huì) 12 參考文獻(xiàn) 12 3 1. 設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 1.1 基本要求 ： 1、設(shè)計(jì)一個(gè)可容納 6組 參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)一個(gè)按鈕，供搶答使用。 2、搶答器具有第一信號(hào)鑒別和鎖存功能，使除第一搶答者外的按鈕不起作用。有指示燈顯示搶答組別，揚(yáng)聲器發(fā)出 2-3秒的音響。 3、設(shè)置一個(gè)計(jì)分電路，每組開始預(yù)置 50分，由主持人記分，答對(duì)一次加 5分，答錯(cuò)一次減 5分。 4、設(shè)置犯規(guī)電路。對(duì)超時(shí)搶答的組別明喇叭示警。 1.2 設(shè)計(jì)要求 1. 畫出電路原理圖； 2. 元器件及參數(shù)選擇； 3. 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。 2.單元電路的設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì) 思路 1.基本原理 （ 1）本題 的根本任務(wù)時(shí)準(zhǔn)確的判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。在得到第一信號(hào)后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組再次發(fā)出搶答信號(hào)也無效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效，否 4 則應(yīng)視為提前搶答而犯規(guī)。 （ 2）當(dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二級(jí)管直接指示出組別。還可以用鑒別出的第一搶答信號(hào)控制一個(gè)具有兩種工作頻率的交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出兩個(gè)笛音音響，表示該題搶答有效。 （ 3）記分電路 可采用 兩 位七段數(shù)碼管顯示，由于每次都是加或減 5 分，只要十位和 個(gè) 位做加 /減計(jì)數(shù)即可，可采用十進(jìn)制加 /減計(jì)數(shù)器完成。 2.設(shè)計(jì)框圖 數(shù)字式智力競賽搶答器原理框圖 接通電源后，主持人將開關(guān)撥到 清零 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)置撥至開始 狀態(tài)，宣布 開始 ，搶答器工作。搶答定時(shí)器 30 秒倒計(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)聲器提示等功能。如果再次搶答必須由主持 5 人再次操作 清除 和 開始 狀態(tài)開關(guān)。 2.2 搶答開關(guān)電路設(shè)計(jì) 搶答開關(guān)電路原理圖 6 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)譯碼顯示電路顯示該編號(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 清零 端時(shí)， RS 觸發(fā)器的 R端均為，個(gè)觸發(fā)器輸出置，使 74LS148 的 ST ，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） 74LS148 的輸 ， 經(jīng)RS 鎖存后， 1Q=1,74LS148 處于工作狀態(tài)， Q Q Q=101,經(jīng)譯碼顯示為 。此外， 1，使 74LS148的 ST ，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 = 1, 此時(shí)由于仍為，使 ST，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì) 出 現(xiàn)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開關(guān)重新置于“清除”端，然后再進(jìn)行下一輪搶答。 74LS148 為線線優(yōu)先編碼器，圖 3 為其功能表。 7 圖 3 74LS148 的功能真值表 74LS48 功能說明： 動(dòng)態(tài)滅零輸入端 RBI：低電平有效。當(dāng) LT 1、 RBI 0、且譯碼輸入全為 0 時(shí)，該位輸出不顯示，即 0 字被熄滅；當(dāng)譯碼輸入不全為 0 時(shí)，該位正常顯示。本輸入端用于消隱無效的 0。如數(shù)據(jù) 0736.40 可顯示為 736.4。 8 2.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 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)入正常搶答工作狀態(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 G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào) CP 的放行與禁止，門 G2 的作用是控制 74LS148 的輸入使能端 ST 。 9 時(shí)序控制電路 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 74LS279 的輸出 1Q=0，經(jīng) G3 反相， A 1，則時(shí)鐘信號(hào) CP 能夠加到 74LS192的 CPD 時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)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 G2的輸出ST =0，使 74LS148 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CP 信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門 G2的輸出 ST =1， 74LS148 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， ST =1， 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門 G1 處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP 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 74LS121 用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。 10 2.4 計(jì)分電路設(shè)計(jì) 計(jì)分器的電路結(jié)構(gòu)圖，由 兩 片 74LS192 構(gòu)成，高位 74LS192 預(yù)置數(shù)為 0101，次位 74LS192 預(yù)置數(shù)為 0000，這就滿足各組顯示的初始分?jǐn)?shù)均為 50 分， 192 的預(yù)置數(shù)端（即 PL 端）相連由主持人控制，其余各端子均無效。次 192 的加法輸入端與減法輸入端引出由主持人來控制加減分?jǐn)?shù)，從而實(shí)現(xiàn)了主持人對(duì)各參賽小組的分?jǐn)?shù)控制。顯示分?jǐn)?shù)的電路由 74LS48 與數(shù)碼顯示管組成。 2.5 主要元器件的選擇 1共陰八段數(shù)碼管 13 個(gè)； 2 74LS48 集成塊 13 塊； 3 74LS148 集成塊 1 塊； 11 4 74LS192 集成塊 13 塊； 5 555 定時(shí)器集成塊 2 塊； 3.系統(tǒng)電路總 圖 12 13 4.經(jīng)驗(yàn)體 會(huì) 本次實(shí)習(xí)有機(jī)地結(jié)合了理論與實(shí)踐，既考察了我們對(duì)理論知識(shí)的掌握情況，還反映出我們實(shí)際動(dòng)手能力，更主要的是它激起我們創(chuàng)新思維，為今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)創(chuàng)下良好條件，為以后的就業(yè)也打下一個(gè)根基，真可謂一舉多得。 總之，在設(shè)計(jì)過程中學(xué)到了許多。作為現(xiàn)代的大學(xué)生，如果僅停留在以往的層次上，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時(shí)代的步伐，也無法使自己立足在競爭如此激烈的社會(huì)里，通過此次實(shí)習(xí)，讓我看到了自己的水平和差距。 參考資料 1 金定洲 著 . 數(shù)字 電子技術(shù) 實(shí)驗(yàn)教程 合肥 ：安