八路搶答器課設(shè)報(bào)告

1、 課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱： 脈沖數(shù)字電路課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目： 八路搶答器 學(xué) 院 名 稱： 信息工程學(xué)院 專業(yè)： 通信工程 班級： 090422 學(xué)號： 09042204 姓名： 龍敏麗評分： 教師： 張華南 2011 年 09月 05 日 脈沖數(shù)字電路 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書20 11 20 12 學(xué)年 第1學(xué)期第2 周3 周 題目八路搶答器內(nèi)容及要求利用數(shù)字電路設(shè)計(jì)一八路搶答器，要求： 允許八路參加，并具有鎖定功能，用實(shí)現(xiàn)最先搶答的隊(duì)的號碼，系統(tǒng)設(shè)置外部清除鍵，按動清除鍵，顯示器自動清零滅燈。 數(shù)字顯示功能：數(shù)字搶答器定時為，啟動開啟鍵以后要求）定時開始；）揚(yáng)聲器要短暫報(bào)警；）發(fā)光二極管亮

2、燈；如果在內(nèi)搶答有效，計(jì)時結(jié)束，內(nèi)搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，發(fā)光二極管燈滅。進(jìn)度安排1. 布置任務(wù)、查閱資料、選擇方案，領(lǐng)儀器設(shè)備： 3天； 2. 領(lǐng)元器件、制作、焊接：3天3調(diào)試： 3.5天4. 驗(yàn)收：0.5天學(xué)生姓名：龍敏麗 同組人：劉軍指導(dǎo)時間：2011年9月5日9月16日指導(dǎo)地點(diǎn)： e-508 室任務(wù)下達(dá)2011年 9月1日任務(wù)完成2011 年 9 月 16 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師張華南 程宜凡系（部）主任付崇芳摘 要 本設(shè)計(jì)是一個八路數(shù)字搶答器，采用中小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)。介紹了該搶答器的設(shè)計(jì)原理、功能、及功能調(diào)試過程。主要采用了優(yōu)先編碼器、鎖存器、

3、譯碼器及555芯片等元件，可以實(shí)現(xiàn)八路搶答，同時具有鎖存和顯示、定時、計(jì)時和報(bào)警功能。主持人控制系統(tǒng)的開始搶答和清零，通過搶答器開始進(jìn)行搶答，計(jì)時電路時間預(yù)置為30s，搶答開始后，開始倒計(jì)時，選手在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行搶答。若搶答有效，計(jì)時器停止計(jì)時，led燈亮并顯示搶答選手的編號；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，蜂鳴器發(fā)出響聲，表明本輪搶答無效，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。若再次搶答，只需按主持人控制開關(guān)，即清零鍵。本次設(shè)計(jì)的原理圖由三部分組成，分別是：搶答部分、計(jì)時部分、報(bào)警部分。關(guān)鍵字：搶答器、編碼器、鎖存器、譯碼器目 錄摘 要3前 言1第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求21.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容21.2 設(shè)計(jì)要求2第二章 電路方案

4、設(shè)計(jì)32.1電路圖設(shè)計(jì)32.2原理方框圖3第三章 系統(tǒng)組成及工作原理53.1系統(tǒng)組成53.2工作原理7第四章 模塊電路設(shè)計(jì)84.1搶答電路的設(shè)計(jì)84.2定時電路的設(shè)計(jì)94.3警報(bào)電路的設(shè)計(jì)9第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析10第六章 實(shí)驗(yàn)小結(jié)11參考文獻(xiàn)12附錄一13元件清單13附錄二14仿真圖：14pcb板圖15八路搶答器前 言隨著科技的發(fā)展,當(dāng)今的社會競爭日益激烈。選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器。而現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，小型簡易數(shù)字顯示搶答器不但成本低，體積小，而且操

5、作簡單，因此成為小規(guī)模知識競賽之首選。對與我們學(xué)生來說搶答器也是比較適合初學(xué)者設(shè)計(jì)的一個課題。基于搶答器自身的一些優(yōu)勢如原理簡單，設(shè)計(jì)的器件大多為較為常見的器件等。本文的目的是使用比較常用的器件設(shè)計(jì)一款可供8人使用并且能夠報(bào)警的搶答器。本次課題主要目的是培養(yǎng)我們自主動手設(shè)計(jì)能力和解決問題的能力，加強(qiáng)我們對數(shù)字信號、模擬信號的認(rèn)識和運(yùn)用，讓我們對電子設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識。要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，就應(yīng)把整個電路分為幾大模塊。分別是搶答模塊，鎖存模塊。先通過對各個模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試之后再將其組合起來進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。首先就是要理清實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的框圖，在總體框圖的指導(dǎo)下，作出具體的電路圖，由要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能，計(jì)算出各個電路

6、元件的值，并逐一對各個元件進(jìn)行選擇。最后用仿真軟件對設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真操作，調(diào)試軟件，并對照出的設(shè)計(jì)有誤的地方進(jìn)行必要的修正，確保設(shè)計(jì)的正確。第一章 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）可容納八組參賽的數(shù)字式搶答器。（2）具有倒計(jì)時功能，在規(guī)定的時間內(nèi)搶答有效，搶答后計(jì)時停止。（3）電路具有第一搶答信號的鑒別與保持功能。（4）搶答優(yōu)先者聲光提示。1.2 設(shè)計(jì)要求1掌握各芯片的邏輯功能和使用方法2掌握編碼器、十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器的工作原理。3設(shè)計(jì)可預(yù)置時間的定時電路。4了解數(shù)字搶答器的組成寄工作原理5分析與設(shè)計(jì)時序控制電路。6畫出定時搶答器的整機(jī)邏輯電路圖 第二章 電路方案設(shè)計(jì)2.1電路圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案由

7、三大部分組成，搶答部分電路、倒計(jì)時電路、報(bào)警電路。每個部分可獨(dú)立存在，設(shè)計(jì)是只需將三個獨(dú)立部分連接在一起組成一個大的電路即可。2.2原理方框圖定時搶答器的總體框圖如圖1所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能。圖2-1原理方框圖圖2-1所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設(shè)定的時間，當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關(guān)撥到“開始”位置，揚(yáng)聲器給出聲響提

8、示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計(jì)時。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，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)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。第三章 系統(tǒng)組成及工作原理3.1系統(tǒng)組成3.1.1搶答器電路 設(shè)

9、計(jì)電路如圖3-1所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148 和鎖存器 74ls297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。圖3-1搶答器電路圖表1 74ls148為8線3線優(yōu)先編碼器其功能表3.1.2定時電路該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192減法計(jì)數(shù)電路、74ls48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3-2所示。兩塊74ls192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74ls48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時

10、鐘產(chǎn)生電路提供。圖3-2定時電路圖t的工作狀態(tài)00導(dǎo)通11截止1從變到1截止10導(dǎo)通1從變到0導(dǎo)通表2 555定時器功能表3.1.3警報(bào)電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖所示圖3-3 報(bào)警電路圖3.2工作原理如圖3-2所示為總電路原理圖。其工作原理為：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)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置;開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計(jì)時，揚(yáng)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(yáng)聲器提示。如果再次搶答必須由主持人再

11、次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。圖3-2電路原理圖第四章 模塊電路設(shè)計(jì)4.1搶答電路的設(shè)計(jì)搶答器設(shè)計(jì)電路原理圖如圖4-1所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148，鎖存器 74ls297 ，譯碼器74ls48，7段數(shù)碼管來完成。該電路主要完成兩個功能：一是在選手按動開關(guān)后，通過優(yōu)先編碼器分辨出選手按鍵的先后，然后通過鎖存器鎖存優(yōu)先搶答者的編號，此時譯碼把鎖存的選手編號輸入到譯碼顯示電路中，在七段數(shù)碼顯示管上顯示選手編號；二是所存搶答器狀態(tài)，防止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)s閉合時，74ls297的輸入端（ r、s端）均為0，四個輸出置0。

12、與此同時，74ls148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端ei為0，使之處于工作狀態(tài)。gs為優(yōu)先編碼器的輸出端，當(dāng)ei=0時，gs=0。當(dāng)開關(guān)s置打開時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時（如按下s6），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，輸入為11111011，74ls148的輸出經(jīng)鎖存器鎖存后，gs=1，bi/rbo =1,譯碼器 74ls48處于工作狀態(tài)，4q3q2q=110,經(jīng)譯碼顯示為“6”。此外，gs=1使74ls148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端ei1，優(yōu)先編碼器停止工作，其他選手將無法輸入，確保證了搶答者的優(yōu)先性。

13、如果有再次搶答需由主持人將s開關(guān)重置，然后再進(jìn)行下一輪搶答。圖4-1搶答電路原理圖4.2定時電路的設(shè)計(jì)定時電路部分主要由555定時器，十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192，74ls48譯碼器和2個7段數(shù)碼管組成。電路原理圖如圖4-2所示。電路運(yùn)行時，555定時器產(chǎn)生方波脈沖，控制兩塊74ls192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過譯碼電路74ls48顯示到數(shù)碼管上。74ls192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，搶答時間為30秒。開關(guān)彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時，停止計(jì)數(shù)并顯示此時的倒計(jì)時時間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時時間到時，計(jì)時器1的bo端輸出為低電平，控

14、制報(bào)警電路報(bào)警，同時以后選手搶答無效。報(bào)警電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo1.43/（ri2r2）c，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。當(dāng)控制信號為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖4-2定時電路原理圖4.3警報(bào)電路的設(shè)計(jì)圖4-3報(bào)警電路原理圖第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析根據(jù)電路圖將實(shí)物圖焊好后，便進(jìn)行了功能測試。接通電源時，將開關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，搶答數(shù)碼管熄滅，定時數(shù)碼管顯示時間30s，當(dāng)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器開始倒計(jì)時，在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由

15、鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號，此時搶答數(shù)碼管上顯示搶答者號碼并鎖定，定時數(shù)碼管上顯示剩余搶答時間，并保持到將系統(tǒng)清零為止。如果30秒倒計(jì)時結(jié)束后仍無人搶答，led燈熄滅，倒計(jì)時電路鎖定為00，搶答不再有效。這時只需重新將開關(guān)打到預(yù)置段，整個電路全部回到初態(tài)。準(zhǔn)備進(jìn)行下一輪搶答。測試中搶答數(shù)碼管有一段未亮，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是虛焊，重新焊好，再次調(diào)試，結(jié)果正常。第六章 實(shí)驗(yàn)小結(jié)課程設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高。在此次課程設(shè)計(jì)中，主要精力是花費(fèi)在資料的查找、電路圖的設(shè)計(jì)以及電路仿真的工作上，通過查找，找出了一些方案，并仿真來驗(yàn)證電路圖是否可行，經(jīng)過多次比較

16、以及電路的合理性選擇了一個最合適的方案。根據(jù)選擇的方案焊出實(shí)物圖，在這過程中，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，仔細(xì)認(rèn)真，終于焊出了成功的作品。在整個課程設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力以及隊(duì)友之間的團(tuán)結(jié)合作精神，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。參考文獻(xiàn)1 張瑾等protel 99se入門與提高m北京：人民郵電出版社，20072 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京：高等教育出版社.20063 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第5版）m北京：清華大學(xué)出版社，20064 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第5版）m北京：清華大學(xué)出版社，20065 華成英.電子技術(shù)m.北京.中央廣播電視大學(xué)出版社，20066 徐學(xué)彬.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書m四川西華大學(xué)2009，107趙淑范等.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)m.北京：清華大學(xué)出版社，20068賈更新.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真m.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，20069楊旭東等.實(shí)用電子電路精選m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200710朱清慧等proteus教