數(shù)電課程設(shè)計實習報告8人智力競賽搶答器

1、數(shù)電課程設(shè)計實習報告8人智力競賽搶答器設(shè)計者： 張倚程2007 年 1 月 2 日前言課程設(shè)計是針對某一理論課程的要求，對我們進行綜合性實踐訓(xùn)練的實踐學習環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)我們運用課程中所學的理論知識與時間緊密結(jié)合，獨立地解決實際問題的能力。本課程設(shè)計介紹的是數(shù)字邏輯電路中智力搶答器的設(shè)計方法與測試技術(shù)，以電路的基本理論為基礎(chǔ)，著重介紹電路的設(shè)計，裝調(diào)及性能參數(shù)的調(diào)試方法.課程設(shè)計應(yīng)達到如下基本要求：（1） 綜合運用電子技術(shù)課程中所學的理論知識獨立完成一個搶答器課題的設(shè)計。（2） 通過查閱手冊和參考文獻資料，培養(yǎng)我們獨立分析和解決實際問題的能力。（3） 熟悉常用電子元器件的類型和特性，并掌握合理選

2、用的原則。（4） 掌握電子電路的安裝和調(diào)試技能。（5） 熟悉的使用各類數(shù)字電子儀器。（6） 學會撰寫課程設(shè)計論文。（7） 培養(yǎng)嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。在搶答器的課程設(shè)計中，得到指導(dǎo)老師的關(guān)心與鼓勵，在這里表示感謝。同時，因時間倉促及設(shè)計者水平有限，設(shè)計論文中錯誤在所難免，懇請各位不吝指正。目錄一 預(yù)習要求3二 設(shè)計任務(wù)與要求3三 設(shè)計原理與參考電路|5 1數(shù)字搶答器總體方框圖5 2單元電路設(shè)計 6 （1）搶答器電路 6（2）定時電路 8 （3）報警電路 9 （4）時序控制電路 10 （5）設(shè)計總體電路圖 12四 、設(shè)計儀器設(shè)備 12 五 、設(shè)計內(nèi)容及方法 12 六、故障分析與心得體

3、會13 1、故障分析13 2、心得體會14一、 預(yù)習要求1復(fù)習編碼器、十進制加/減計數(shù)器的工作原理。2設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路。3分析與設(shè)計時序控制電路。4. 畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖二、 設(shè)計任務(wù)與要求 1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕s0 s7表示。2. 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)s，該開關(guān)由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在led數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(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。4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30

4、秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5. 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。三、設(shè)計原理與參考電路1數(shù)字搶答器總體方框圖    如圖11、1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到"清除"狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主

5、持人將開關(guān)置quot;開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。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)。圖11、1數(shù)字搶答器框圖2單元電路設(shè)計   (1) 搶答器電路    參考電路如圖11、所示。該電路完成兩個功能：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

6、譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)s置于"清除"端時，rs觸發(fā)器的 端均為，個觸發(fā)器輸出置，使74ls148的 ，使之處于工作狀態(tài)。當開關(guān)s置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時（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)，qqq=101,經(jīng)譯碼顯示為""。此外，1，使74ls148 ，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74ls148的 此時由于仍為，使 ，所以74ls148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入

7、信號，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?quot;清除"然后再進行下一輪搶答。74ls148為線線優(yōu)先編碼器，表11、1為其功能表。圖11、 數(shù)字搶答器電路表、74ls148的功能真值表(2)定時電路圖11、3 可預(yù)置時間的定時電路 由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預(yù)置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74ls192進行設(shè)計，具體電路如圖11、3所示。（3）報警電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖11、4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（ri2

8、r2）c，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。pr為控制信號，當pr為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖11、4 報警電路（4）時序控制電路    時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能： 主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖 11、5 時序控制電路 根據(jù)上面的功能要求以及圖 11、2，設(shè)計的時序控制電路如圖 11

9、、5所示。圖中，門g1 的作用是控制時鐘信號cp的放行與禁止，門g2的作用是控制74ls148的輸人使能端 。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關(guān)從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自于圖11、2中的74ls279的輸出 1q=0，經(jīng)g3反相， a1，則時鐘信號cp能夠加到74ls192的cpd時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門g2的輸出 =0，使 74ls148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1q1，經(jīng) g3反相， a0，封鎖 cp信號，定時器

10、處于保持工作狀態(tài)；同時，門g2的輸出 =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求。當定時時間到時，則"定時到信號"為0， =1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時， 門g1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 cp信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間.“搶答器”總電路圖四、設(shè)計儀器設(shè)備元器名稱元件名稱數(shù)量備注數(shù)字電路板1塊集成塊74ls1481片74ls041片74ls2791片74ls1211片74ls101片ne5552片74ls1922片74ls2483片電阻5102只10 k1

11、0只4.7 k1只5.1 k1只100 k1只15 k1只68 k1只電容0.01uf1只10uf2只100uf1只三極管3dg121只其它發(fā)光二極管2只共陰極顯示器3只五、設(shè)計內(nèi)容及方法1組裝調(diào)試搶答器電路。2設(shè)計可預(yù)置時間的定時電路，并進行組裝和調(diào)試。當輸人1hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行減計時，當減計時到零時，能輸出低電平有效的定時時間到信號。 3組裝調(diào)試報警電路。4完成定時搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求。六、故障分析與心得體會 1、故障分析：（1）、搶答電路置7 故障原因：不管那個搶答開關(guān)按下，顯示管總是顯示7。故障分析

12、：斷開所有搶答開關(guān)，74ls148的i0非到i7非端輸入高電平，顯示管還是顯示7。檢查y0非到y(tǒng)2非端和yex非端，輸出高電平，輸出接74ls279的四個s非端，高電平無效，顯示管還是顯示7。檢查r非端，發(fā)現(xiàn)接線間開路，重新連接后，顯示管顯示正常，故障排除。 （2）、定時電路個位出現(xiàn)亂碼 故障原因：接通電源后，定時器個位先顯示幾個亂碼，然后正常顯示 故障分析：檢查74ls192時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)置端d0到d3懸空，相當于接入高電平，將這4個腳接地置零后，顯示管顯示正常，故障排除。2、心得體會這一周的數(shù)電課程設(shè)計實習周終于結(jié)束了，通過一周以來同學和老師的共同努力，我們終于完成了課程設(shè)計。做完之后，我

13、們組的全體成員都大吁了一口氣，然后感嘆道：終于做完了，可把我們可累苦了。但大家臉上的表情都是欣慰和歡喜的，到底功夫不負有心人。俗話說的好：苦不苦，想想紅軍長征二萬五。當年紅軍爬雪山，越草地，與自然做斗爭，冰天雪地的。我們餓了還有香噴噴的飯菜吃，他們呢？吃草皮，啃樹皮，甚至連自己身上的皮帶都煮著吃了，比起他們來我們幸福多了?？粗约旱膭趧映晒弘娐钒迳洗蟠笮⌒〉男酒?，密密麻麻的連接線，大家都笑了，我們四目相接，面面相覷，都在感慨實習終于成功了。不知道是因為心情好還是太累，晚上回去倒下就睡著了，特別的塌實特別香。 回想過去的一周，這里面的辛苦只有做數(shù)電課程設(shè)計的人才明白，才能體會。結(jié)果怎樣已經(jīng)不再重要，在這幾日里，我們經(jīng)歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕