電子信息工程課程設(shè)計(jì)

1、電子信息工程課程設(shè)計(jì)湖南城市學(xué)院課程設(shè)計(jì)專業(yè)題目數(shù)字搶答器課程名稱數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)姓名曾凡林學(xué)號 0412201*29 指導(dǎo)教師肖衛(wèi)初日期2007 年 1 月 12 日物理與電信工程系數(shù)字搶答器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)置時間的定時電路。 （3）設(shè)計(jì)報(bào)警電路。（4）設(shè)計(jì)時序控制電路3 設(shè)計(jì)過程3.1 方案論證數(shù)字搶答器總體方框圖如圖 1 所示。圖1 數(shù)字搶答器框圖其工作原理為：

2、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?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)置于“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。當(dāng)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)。3.2 電路設(shè)計(jì)搶答器電路如圖 2 所示。圖 2數(shù)字搶答器電路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

3、：開關(guān)s置于“清除”端時，觸發(fā)器的r端均為0,4 個觸發(fā)器輸出置0,使74IS148的st =0,使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開 關(guān)s置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下s5）, 74IS148的輸出y2y1y0 O1O,yex 0,經(jīng)rs 鎖存后，1q=1 , bi=1 , 74ls48 處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101 ,經(jīng)譯碼顯示為“5”此外，1q =1,使74ls148st = 1,處于禁止 狀態(tài)，圭寸鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74ls148的yex1,此時由于仍為1q =1,使st=1,所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸 入信

4、號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān) 重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。定時電路如圖 3 所示。由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度， 設(shè) 定一次搶答的時間， 通過預(yù)置時間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置， 計(jì)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(jìn)制同步加減 計(jì)數(shù)器 74ls192 進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖 3 可預(yù)置時間的定時電路報(bào)警電路如圖 4 所示。由 555 定時 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fo= 1.43/ (ri + 2r2) c,其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。 pr 為控制信號，當(dāng) pr 為高電平時，多諧振蕩器

5、工作，反之，電路停 振。圖 4 報(bào)警電路時序控制電路如圖 5所示。時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：主持人將控制開關(guān)撥到“開 始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)人正常搶答工作狀 態(tài)。當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時， 揚(yáng)聲器發(fā)聲， 搶答電路和定時電路 停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。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 st。圖 5 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，來自圖2中的74IS279的輸出1q=0，經(jīng)g3反

6、相，a = 1，貝S 時鐘信號 cp 能夠加到 74ls192 的 cpd 時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞 減計(jì)時。同時，在定時時間未到時，貝“定時到信號”為 1 ，門 g2 的輸 出st=0，使74IS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1q = 1，經(jīng)g3反相，a = 0,封 鎖 cp 信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門 g2 的輸出 st=1 ， 74IS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)定時時間到 時,貝“定時到信號”為0, st=1 , 74Is148 處于禁止工作狀態(tài),禁止選 手進(jìn)行搶答。同時,門 g1 處于關(guān)門狀態(tài),封鎖 cp

7、信號,使定時電 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 74IS121 用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時間。圖 5 時序控制電路 4系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果（1）組裝調(diào)試搶答器電路。（2）可預(yù)置時間的定時電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時，當(dāng)減計(jì)時到零時，能輸 出低電平有效的定時時間到信號。 （ 3）調(diào)試報(bào)警電路。（4）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(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maxplus II集成電路 74IS148 1 片，74IS279 1 片，74ls48 3

8、 片，74ls1922 片， ne5552 片， 74ls001 片， 74ls121 1 片。電阻 510 Q2 只，1k Q9 只，4.7k QI 只，5.1k QI 只，100k QT 只，10k Q1 只，15k Q1 只，68kQI 只。電容 0.1uf1 只， 10uf2 只， 100uf1 只。三極管 3dg121其它發(fā)光二極管 2 只，共陰極顯示器 3 只。6 設(shè)計(jì)體會與建議6.1 設(shè)計(jì)體會通過這次對數(shù)字搶答器的設(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

9、與仿真時完全一樣， 因?yàn)椋?再實(shí)際接線中有著各種各樣的條件制約 著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼?特性而能夠成功。所以，在設(shè)計(jì)時應(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 eda軟件maxplus H實(shí)現(xiàn)。通 過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不 如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動手實(shí)際操作才會有深刻理解。 6.2 對設(shè)計(jì)的建議我希望老師在我們動手制作之前應(yīng)先告訴我們一些關(guān)于所做電 路的資料、原理， 以及如何檢測電路的方法，還有關(guān)于檢測芯片的方法。這樣會有助于我們進(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) .長沙：湖南大學(xué)出版社， 2004 年3 金唯香等編 .電子測試技術(shù) .長沙：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