四路智力搶答器

1、 電子技術(shù)課程設(shè)計報告系 （部）： 三系 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子（2） 姓 名： 學(xué) 號： 成 績： 指導(dǎo)老師： 開課時間： 2011-2012 學(xué)年 二 學(xué)期一、設(shè)計題目數(shù)字式競賽搶答器二、主要內(nèi)容1、 分析設(shè)計題目的具體要求2、 完成課題所要求的各個子功能的實現(xiàn)3、 用multisim軟件完成題目的整體設(shè)計三、具體要求四路智力搶答器仿真設(shè)計設(shè)計要求（1） 在給定5V直流電源電壓的條件下設(shè)計一個可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個搶答按鈕供參賽者使用。（2） 設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)K（該開關(guān)由主持人控制），當(dāng)開關(guān)K被按下時，搶答開始（允許搶答），打開后搶答電路清零

2、。（3） 搶答器具有一個搶答信號的鑒別、鎖存及顯示功能。即有搶答信號輸入（參賽者的開關(guān)中任意一個開關(guān)被按下）時，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示出來，同時揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時再按其他任何一個搶答器開關(guān)均無效，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。四、進(jìn)度安排第一天：介紹所用仿真軟件；布置任務(wù)，明確課程設(shè)計的完整功能和要求。第二天：消化課題，掌握設(shè)計要求，明確設(shè)計系統(tǒng)的全部功能，圖書館查閱資料。第三天：確定總體設(shè)計方案，畫出系統(tǒng)的原理框圖。第四天：繪制單元電路并對單元電路進(jìn)行仿真。第五天：分析電路，對原設(shè)計電路不斷修改，獲得最佳設(shè)計方案。第六天：完成整體設(shè)計并仿真驗證。

3、 第七天：對課程設(shè)計進(jìn)行現(xiàn)場運(yùn)行檢查并提問，給出實踐操作成績。第八天：完成實踐報告的撰寫。五、成績評定課程設(shè)計成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格評定，最終考核成績由四部分組成：1、 理論設(shè)計方案，演示所設(shè)計成果，總成績40；2、 設(shè)計報告，占總成績30；3、 回答教師所提出的問題，占總成績20；4、 考勤情況，占總成績10；無故曠課一次，平時成績減半；無故曠課兩次平時成績?yōu)?分，無故曠課三次總成績?yōu)?分。遲到20分鐘按曠課處理。目錄前言51、總體設(shè)計思路、基本原理和框圖61.1設(shè)計思路61.2基本原理61.3總體設(shè)計框圖62、單元電路設(shè)計72.1各芯片的用法和功能72.1.1 74LS7472.1

4、.2 74LS10982.1.3 74LS14892.1.4 74LS192112.2單元模塊122.2.1 搶答電路設(shè)計122.2.2 定時電路設(shè)計133、總設(shè)計（總電路圖）144、故障分析與電路改進(jìn)154.1 故障分析和解決154.2 電路改進(jìn)165、總結(jié)166、心得體會177、元件清單178、參考文獻(xiàn)1818前言關(guān)于這次設(shè)計的用于多人競賽搶答的器件，在現(xiàn)實生活中很常見，尤其是在隨著各種智益電視節(jié)目的不斷發(fā)展，越來越多的競賽搶答器被用在了其中，這種搶答器的好處是不僅能夠鍛煉參賽選手的反應(yīng)能力，而且能增加節(jié)目現(xiàn)場的緊張、活躍氣氛，讓觀眾看得更有情趣?？梢姄尨鹌髟诂F(xiàn)實生活中確實很實用，運(yùn)用前景

5、非常廣泛。在知識競賽中，特別是做搶答題時，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要有一個系統(tǒng)來完成這個任務(wù)。如果在搶答中，只靠人的視覺是很難判斷出哪組先答題。這次設(shè)計就是用幾個觸發(fā)器以及三極管巧妙的設(shè)計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計，以及它的實際用途。1、總體設(shè)計思路、基本原理和框圖1.1設(shè)計思路四路智力搶答器是由眾多的電路組成，其中包括：搶答電路、定時電路、時序控制電路等。整體電路能夠?qū)崿F(xiàn)定時搶答的功能，計時搶答開始，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手編號，同時鎖存輸入電路，禁止其他選手搶答。1

6、.2基本原理四路智力搶答器的工作過程：接通電源時，主持人將開關(guān)置于清零位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)。當(dāng)主持人將控制開關(guān)撥到開始位置時，揚(yáng)聲器發(fā)出“嘀”的聲音，搶答開始，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計時。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，禁止選手超時搶答。當(dāng)選手在定時時間按動搶答鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)出聲音，同時鎖存第一個選手編號以及顯示電路顯示選手編號，屏蔽其他選手，同時定時電路停止工作以及顯示電路顯示剩余時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)恢復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。1.3總體設(shè)計框圖顯示電路譯碼電路優(yōu)先鎖存電路搶答按鈕主

7、持人 控制開關(guān)報警電路控制電路秒脈沖 產(chǎn)生電路顯示電路定時電路圖1.1 總設(shè)計框圖2、單元電路設(shè)計2.1各芯片的用法和功能2.1.1 74LS7474LS74是一個邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個器件中包含兩個相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器電路。圖2.1 74LS74的結(jié)構(gòu)圖與引腳圖輸入輸出SDCDCPDQn1n10110100100111101100111Qnn 表2-1 74LS74功能表2.1.2 74LS109帶預(yù)置清除負(fù)觸發(fā)雙JK觸發(fā)器 圖2.4 74LS109其功能表如下：2.1.3 74LS14874LS148優(yōu)先編碼器管腳功能介紹:為16腳的集成芯片，電源是VCC(16) GN

8、D(8),I0I7為輸入信號，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號，EI是使能輸入端，EO是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。 圖2.2 74LS148引腳圖輸入輸出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH 表2-2 74LS148功能表H高電平 L低電平 X任意(1)當(dāng)EI=1時，禁止編碼、輸出(反碼)： A2

9、,A1,A0為全1;當(dāng)EI=0時，允許編碼，在I0I7輸入中，輸入I7優(yōu)先級最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等級排列(2)EO主要用于多個編碼器電路的級聯(lián)控制，即EO總是接在優(yōu)先級別低的相鄰編碼器的EI端，當(dāng)優(yōu)先級別高的編碼器允許編碼，而無輸入申請時，EO=0，從而允許優(yōu)先級別低的相鄰編碼器工作，反之，若優(yōu)先級別高的編碼器有編碼時，EO=1，禁止相鄰級別低的編碼工作。（3）GS=0表示A2 A1A0是編碼輸出，GS=1表示A2 A1A0不是編碼輸出，GS是輸出標(biāo)志位。此外，由74LS148真值表可列輸出邏輯方程為： A2 = (I4+I5+I6+I7)EI A1 =

10、(I2I4I5+I3I4I5+I6+7)EI A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)EI2.1.4 74LS19274LS192是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：圖2.3 74LS192的引腳排列及邏輯符號圖中：為置數(shù)端，為加計數(shù)端，為減計數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端, 為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下： 表2-3 74LS192的功能表2.2單元模塊2.2.1 搶答電路設(shè)計搶答電路的功能：主持人操作控制開關(guān)，搶答開始時，選手按動搶

11、答鍵，（1）搶答電路報警，提示有選手按動搶答鍵，（2）搶答電路能夠鎖存第一個選手的編碼，經(jīng)譯碼顯示選手編號；（3）搶答電路要能屏蔽其他選手。2.2.2 定時電路設(shè)計定時電路實現(xiàn)十秒倒計時，同時當(dāng)?shù)褂嫊r直到“零”時，表明沒有選手按動搶答鍵，蜂鳴器發(fā)出聲音提示搶答結(jié)束。3、總設(shè)計（總電路圖）整個電路實現(xiàn)的功能：（1）主持人控制搶答開始按鍵和系統(tǒng)清零按鍵。當(dāng)按開始鍵時，電路“嘀”的一聲，搶答開始；當(dāng)按系統(tǒng)清零鍵時，兩個顯示器顯示“零”。（2）選手搶答時，鎖存電路工作，顯示器顯示選手編號，蜂鳴器報警，同時屏蔽其他選手。 （3）搶答開始時，倒計時開始，當(dāng)有選手按下?lián)尨疰I時，倒計時停止；當(dāng)?shù)褂嫊r到零時，蜂

12、鳴器發(fā)出聲響，搶答結(jié)束。各個開關(guān)的作用：（1）開關(guān)J1為主持人開關(guān)，控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始；（2）開關(guān)J2、J3、J4、J5代表選手1、2、3、4，分別控制各個開關(guān)及電路。4、故障分析與電路改進(jìn)4.1 故障分析和解決問題：當(dāng)主持人將開關(guān)從清零鍵撥至搶答開始鍵時，選手編號顯示器會顯示“4”。分析：由于D觸發(fā)器的輸出Q端保留上一次的搶答的值，使得Q端變?yōu)榱?，影響顯示器的工作狀態(tài)。解決：利用D觸發(fā)器的功能，即置“1”功能，每次主持人清零時，將Q端置“1”，實現(xiàn)開始搶答時，選手編號顯示器顯示“0”。至此問題得到解決。4.2 電路改進(jìn)5、總結(jié)第一天 ：看到課程設(shè)計的題目，熟悉四路智力搶答器的要求以及

13、實現(xiàn)的功能；第二天：進(jìn)行系統(tǒng)的分析，將整個系統(tǒng)進(jìn)行精確地劃分成各個子模塊，如：定時電路的設(shè)計，搶答電路的設(shè)計等；第三天：完成第一個子模塊的設(shè)計-定時電路，此電路較為簡單，比較好設(shè)計，并進(jìn)行完善處理，再將搶答電路的設(shè)計模型想好；第四天：進(jìn)行搶答電路的設(shè)計，能夠和定時電路兼容，并且能夠得到整個電路的框圖；第五天：進(jìn)行整個電路設(shè)計圖設(shè)計，并運(yùn)行完善，準(zhǔn)備與老師的答辯；第六天：回答老師的問題；第七天：進(jìn)行設(shè)計后的工作。6、心得體會在這一周半的實習(xí)中，我學(xué)到了很多有關(guān)數(shù)字芯片的知識，而且看著自己完成的電路設(shè)計，感覺很高興。雖然在這次實習(xí)中遇到了一些困難，但是，有同學(xué)和老師的幫助，我最終還是完成了任務(wù)數(shù)字

14、電子技術(shù)課程設(shè)計?，F(xiàn)在回想起來，每次的困惑使我苦惱，每次的突破使我開心，總之，這次的實習(xí)真的是余味無窮??！這次的實習(xí)鍛煉了我諸多能力，使我對未來有了信心。首先，我的實踐能力得到提高。在整個的實習(xí)中，對各個芯片知識的了解以及對其的應(yīng)用，是我能完成這次設(shè)計任務(wù)的前提，而且這次的實習(xí)也使得我對芯片的認(rèn)識更加深刻，掌握得更加熟練了。其次，老師和同學(xué)的幫助對我起了至關(guān)重要的作用。如果沒有他們，我恐怕完成不了這次的設(shè)計。即使可以，恐怕也得幾個星期吧。老師對芯片的講解，使我了解了很多芯片的應(yīng)用知識。我與幾個同學(xué)的共同探討，讓我少走了不少的彎路。我在這里默默的感謝你們。最后，我還有一個不小的收獲：我對電子的興趣更加濃厚了。其實，在上大學(xué)前，我就有了一個有關(guān)成為電子這方面專家的理想?，F(xiàn)在，我想我離理想更近了一步。所以，我要帶著我對電子的興趣，認(rèn)真地學(xué)習(xí)其他有關(guān)電子的知識，奔向理想。雖然實習(xí)結(jié)束了，但是這次實習(xí)的意義還在。每一次的實習(xí)，會讓我們的實踐能力得到進(jìn)一步的提升，