智能數(shù)字搶答器的課程設(shè)計(jì)

1、2008級(jí)通信工程專業(yè)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課題名稱智能數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)姓 名學(xué) 號(hào)院、系、部物理與電信工程系專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師2009年 12 月 30日 一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有鎖存與顯示功能的8人搶答邏輯電路。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(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。4. 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（如30秒）。5. 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

2、的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。指導(dǎo)教師簽名： 2009年12月30日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名： 2009 年12月 30日 三、成績(jī) 驗(yàn)收蓋章 2009年 12 月 30 日 智能數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的（1）熟悉集成電路的引腳安排。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法。（4）了解數(shù)字搶答器的組成及工作原理。（5）熟悉數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作。2 設(shè)計(jì)思路（1）設(shè)計(jì)搶答器電路。（2）設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路。（3）設(shè)計(jì)報(bào)警電路。 （4）設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路。3 設(shè)計(jì)過(guò)程 3.1方案論證圖 1 數(shù)字搶答器框圖如圖1所示，當(dāng)接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥

3、到“清除”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(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(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。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(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。3.2電路設(shè)計(jì)圖2 數(shù)字搶答器電路搶答器電路如圖2所示，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)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于“清除”端時(shí)，RS觸發(fā)器的端均為，4個(gè)

4、觸發(fā)器輸出置，使74LS148的，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于“開(kāi)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的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1，=1，74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1Q，使74LS148，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74LS148的此時(shí)由于仍為1Q，使，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。如有再次搶答需由主持人將開(kāi)關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。 定時(shí)電路如圖3所示，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間

5、，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖 3 可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路報(bào)警電路如圖4所示，由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo1.43/（RI2R2）C，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖 4 報(bào)警電路時(shí)序控制電路如圖5所示。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(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)

6、，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(wú)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(mén)G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門(mén)G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖5的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從“清除”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，來(lái)自圖 2中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A1，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)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(mén)G2的輸出=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)，1Q1，經(jīng) G3反

7、相， A0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén)G2的輸出=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，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門(mén)G1處于關(guān)門(mén)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。圖 5 時(shí)序控制電路4系統(tǒng)調(diào)試與仿真結(jié)果（1）組裝調(diào)試搶答器電路。（2）可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí)，當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。（3）調(diào)試報(bào)警電

8、路。 （4）定時(shí)搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。5主要儀器與設(shè)備數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 或 EDA 軟件MAX PLUS集成電路 74LS1481片，74LS2791片，74LS483片，74LS1922片，NE5552片，74LS001片，74LS1211片。電 阻 5102只，1K9只，4.7kl只，5.1kl只，100kl只，10k1只，15k1只， 68kl只。電 容 0.1uF1只，10 uF2只，100 uF1只。三極管 3DG121只。其 它 發(fā)光二極管2只，共陰極顯示器3只。6設(shè)計(jì)體會(huì)與建議 6.1設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)這次對(duì)數(shù)字搶答器

9、的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了關(guān)于搶答器的基本原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真仿真成功之后才實(shí)際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)?，再?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無(wú)法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒?。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。此外，本實(shí)驗(yàn)也可通過(guò)EDA軟件Multisim10實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我對(duì)各種電路都有了大概的了解，所以說(shuō)，坐而言不如立而行，對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。6.2對(duì)設(shè)計(jì)的建議我希望老師在我們動(dòng)手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電路的資料、原理，以及如何檢測(cè)電路的方法，還有關(guān)于檢測(cè)芯片的方法。這樣會(huì)有助于我們進(jìn)一步的進(jìn)入狀態(tài)，完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，1999年2 彭華林等編. 數(shù)字電子技術(shù). 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2004年 3 金唯香等編. 電子測(cè)試技術(shù). 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，2004年4 侯建軍. 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)一體化教程. 北京：清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2005年5 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，200