數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)方案智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)方案

1、內(nèi)蒙古師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師戚桂美職稱(chēng)講師姓名*學(xué)號(hào)2009*日期2011/7/12智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 2009 級(jí) 2009*指導(dǎo)教師 戚桂美 講師摘要 設(shè)計(jì)一個(gè)可以容納 4 名選手或 4 個(gè)代表隊(duì)比賽的搶答器。 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S,該開(kāi)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(dòng)按鈕，鎖存 相應(yīng)的編號(hào)，并將優(yōu)先搶答選手的編號(hào)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 電路圖 74LS741 引言智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育形式和方法， 通過(guò)搶答和必答兩種方式能

2、引 起參賽者和觀(guān)眾的極大興趣， 并且能在極短的時(shí)間內(nèi)， 使人們?cè)黾有┛茖W(xué)知識(shí)和 生活常識(shí)。在進(jìn)行智力競(jìng)賽搶答時(shí)， 各參賽者考慮好后都想搶先答題。 如果沒(méi)有合適的 設(shè)備，有時(shí)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(jìn)行， 需要有一個(gè)能判斷搶答先后的設(shè)備， 來(lái)做一個(gè)公正的裁判員。 稱(chēng)之為智力競(jìng)賽搶 答器。2 設(shè)計(jì)任務(wù)及主要技術(shù)指標(biāo)和要求2.1 主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求主持人沒(méi)有宣布搶答開(kāi)始時(shí)， 搶答不起作用； 在主持人宣布搶答開(kāi)始后， 可 以進(jìn)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(hào) 鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)用聲和光提示。此外，封鎖輸入

3、電路，禁止其他選手搶答， 優(yōu)先搶答選選手的編號(hào)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(jī)會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)低成本但又能滿(mǎn)足需要的四路智力 競(jìng)賽搶答器。2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求(1) 設(shè)計(jì)一個(gè)可以容納 4 名選手或 4 個(gè)代表隊(duì)比賽的搶答器。(2) 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān) S,該開(kāi)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)， 并將優(yōu)先 搶答選手的編號(hào)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(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài),此時(shí)搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài),編號(hào)顯示器處 于“ 0”；主持人將開(kāi)關(guān)設(shè)置為“開(kāi)始”狀態(tài),并宣布“開(kāi)始搶答

4、” ,此時(shí)搶答器 開(kāi)始工作。當(dāng)參加智力競(jìng)賽的選手摁下手中的搶答器時(shí)， 蜂鳴器和LED數(shù)碼管會(huì)用聲和 光提示,并顯示該小組的編號(hào)。只有最先搶答者的編號(hào)才能被鎖存， 并在LED數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同 時(shí)用聲和光提示。由以上兩個(gè)條件可以想到：用D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，D觸發(fā)器是一個(gè)輸出跟輸入一樣的觸發(fā)器。 將主持人的開(kāi)關(guān)和D觸發(fā)器的清零端相連。D觸發(fā)器是一個(gè)在CP脈沖上升沿時(shí)反轉(zhuǎn)的觸發(fā)器。所以只要有一個(gè)搶答器 輸出為 1 時(shí)，就讓所有搶答器的脈沖沒(méi)有上升沿， 這樣就輕而易舉的讓其他小組 的搶答無(wú)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。主持人控制開(kāi)關(guān)蜂嗚器提示LED數(shù)碼管 顯示編號(hào)下一輪開(kāi)始其他小組搶答無(wú)效I圖1電路框圖4 基本組成4.1邏輯電路的基本組成Q3 Q4圖2搶答器電路圖4.2 電路說(shuō)明S1、S2、S3、S4 分別表示四位參加智力競(jìng)賽的選手手中的搶答器開(kāi)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(hào)。我們的芯片中沒(méi)有四輸入的與門(mén)芯片， 所以雙D觸發(fā)器的輸出端 先通過(guò)與非門(mén)之后再在通過(guò)一個(gè)非門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)與門(mén)的功能。5 設(shè)計(jì)步驟及方法5.1怎樣連接兩個(gè)雙D觸發(fā)器（74LS74）將他們的四個(gè)輸入端作為四位選手手中的搶答器開(kāi)關(guān)， 將將四個(gè)輸出端接在 數(shù)字顯示器

6、上（LED數(shù)碼管）上，可以顯示搶道題目的選手的編號(hào)。主持人的開(kāi) 關(guān)接在兩個(gè)雙D觸發(fā)器的清零端，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(shí)脈沖將一直置 1 或置 0，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能是可以將 CP脈沖和四個(gè)D觸發(fā)器的Q反端接通過(guò)與門(mén)的結(jié)果和CP脈沖接在與非門(mén)的輸入端， 將輸出端接到四個(gè)D觸發(fā)器CP脈沖端。這樣就實(shí)現(xiàn)了封鎖脈沖。沒(méi)有一個(gè)組摁 下手中搶答器時(shí)，進(jìn)入D觸發(fā)器CP脈沖會(huì)0101的變換，但是只要有人摁下手中 搶答器進(jìn)入D觸發(fā)器的CP脈沖只會(huì)是1。沒(méi)有了脈沖上升沿這個(gè)條件輸入怎樣 變換D觸發(fā)器的輸出都不會(huì)變。6 電路總體說(shuō)明6.1 搶答器的邏輯電路的說(shuō)明此電路采用了兩

7、個(gè)雙D觸發(fā)器（74LS74），將它們的四個(gè)輸入端接在電路實(shí) 驗(yàn)箱的開(kāi)關(guān)。將雙D觸發(fā)器的置零端接在實(shí)驗(yàn)箱的開(kāi)關(guān)上，當(dāng)作主持人手中的開(kāi) 關(guān)，來(lái)控制四位選手手中的搶答器的有效性。脈沖接在實(shí)驗(yàn)箱上1KHz的脈沖上，這個(gè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了思維反應(yīng)。只有一 位選手摁下手中的搶答器，馬上就會(huì)在實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)字顯示器上顯示該選手的序主持人選手1選手2選手4-I_I_I_IVcc 2D 2CP2弼 2Q 2D74LS74C1)m W 1CP 1S3 10 1T3 GND* t T l iiVgg- 2fra ZI 2GPZ ZQ 圍74LS74C2JHR 10 1CP IS3 IQ 113 GhD 、_F i ，|BC

8、D接她虹踐一表示選干的連接項(xiàng)蝶釵一衣示接地的連接項(xiàng)菠線(xiàn)一表示赳瀝齡連按項(xiàng)粉圾表示主持人的連罐項(xiàng)圖3搶答器邏輯電路圖6.2 74LS74功能表麗SdCPDQ01XX010XX1110011117 設(shè)計(jì)所用器材表2? 電路實(shí)驗(yàn)箱1個(gè)?74LS74雙D觸發(fā)器2個(gè)?74LS20四輸入與非門(mén)芯片1個(gè)?74LS04非門(mén)芯片1個(gè)?74LS00與非門(mén)芯片1個(gè)? 蜂鳴器1個(gè)8 小結(jié)經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我的收獲很多很多。我從心底里體會(huì)到了老師曾苦苦的， 再三的讓我們自己動(dòng)手做的良苦用心。 我體會(huì)到了只學(xué)理論，而脫離了實(shí)踐是一 件多么大的遺憾，不知我曾因?yàn)檫@個(gè)原因錯(cuò)過(guò)了多少寶貴的想法，經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。當(dāng)然，剛開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)畫(huà)電

9、路時(shí)，有一種無(wú)從下手的感覺(jué)，那時(shí)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(huà)電路時(shí)，畫(huà)著畫(huà)著到一半都不知道 該怎么繼續(xù)了。我們又找書(shū)又上網(wǎng)查資料，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)箱上，功能的一個(gè)一個(gè)實(shí) 現(xiàn)來(lái)一步步的解決問(wèn)題。電路畫(huà)完后，第一次沒(méi)有成功。查看電路卻無(wú)誤，我們 就一根一根的測(cè)試導(dǎo)線(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線(xiàn)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(shí)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(méi)有起效，原因可能有兩種，不是芯片壞了就是卡槽， 我們測(cè)了一下芯片，確定芯片沒(méi)有問(wèn)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(lái)了。

10、在面模板上接電路時(shí)我們吸取了教訓(xùn)， 把導(dǎo)線(xiàn)都一次性做了測(cè)試。又把芯片 再次測(cè)了測(cè)。旁組的同學(xué)告訴我們不要把芯片插得太近不然導(dǎo)線(xiàn)插起來(lái)就夠你受 罪的了，我們把芯片插得稀疏點(diǎn)。因做好了之前的準(zhǔn)備工作，所以接電路時(shí)，沒(méi) 有再遇到棘手的事。僅僅因芯片稀疏，所以導(dǎo)線(xiàn)容易亂動(dòng)，我就想了個(gè)招，把它 們都固定了起來(lái)。再連接了電源、地和以及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和連接項(xiàng)。 搶答器的功能 實(shí)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(wú)法實(shí)現(xiàn)搶答器的功能，而且電路沒(méi)有錯(cuò)。失敗原因：解決：因?yàn)橐粋€(gè)導(dǎo)線(xiàn)壞了，導(dǎo)致整個(gè)電路都無(wú)法正常運(yùn)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(shí)候，LED數(shù)碼管和蜂鳴器才給出提示。測(cè)了測(cè) 74LS74(2) 芯片，不是壞的。失敗原因：解決：給芯片74LS74 (2)換了個(gè)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(shí)踐結(jié)合起來(lái)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