智力競賽搶答器設(shè)計(jì)(20211125221400)

1、專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書1 智力競賽搶答器設(shè)計(jì)1 技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)四組搶答器， 有人搶答時(shí)， 蜂鳴器發(fā)聲， 同時(shí)優(yōu)先搶答者對應(yīng)的指示燈亮，而后搶答者對應(yīng)的指示燈不亮。主持人具有將搶答器復(fù)原的功能。2 設(shè)計(jì)方案及其比較2.1 方案一圖 1.1 用 cc4042 實(shí)現(xiàn)的四位搶答器電路圖工作原理 : 主持人按下復(fù)位開關(guān)s，使與非門 g2輸出為 1，此時(shí)時(shí)鐘 e0，故芯片處于信號0d3d狀態(tài)，當(dāng) ad 中有一按鈕先按下，例如a 先按下，則 o0=d0=1， o0 =0,對應(yīng)的二極管亮， 蜂鳴器響，同時(shí)，與非門 g1 輸出高電平，g2 輸出低電平，則 cp=0。e0 由” 1” 變” 0” ,

2、處下降沿，第一信號被鎖存，其他按鈕按下也不起作用。主持人清零，進(jìn)行下一輪搶答。專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書2 所用器件引腳圖及功能圖 1.2 cc4042鎖存器引腳圖表 1 cc4042鎖存器功能表輸入輸出e0 e1 d o ol l d d dl x 鎖存h h d d dh x 鎖存功能： cc4042 包含四個(gè)鎖存器電路。輸入的數(shù)據(jù)在由e1選擇的 e0電平期間傳送至 o和 o 輸出端，當(dāng) e1=0，在 0e0電平期間傳送 , 當(dāng) e1=0，在 0e0電平期間傳送。當(dāng) e0電平轉(zhuǎn)換時(shí)，輸入端數(shù)據(jù)在此期間保持在輸出端。e0 時(shí)鐘輸入端e1 時(shí)鐘方式控制端d0d3 數(shù)據(jù)輸入端o0o3 原

3、碼數(shù)據(jù)輸出端o 0o 3 反碼數(shù)據(jù)輸出端h 高電平l 低電平低到高電平跳變 高到低電平跳變x 任意專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書3 圖 1.3 cc4012 四輸入正向邏輯與非門2.2 方案二圖 2.1 用 4d觸發(fā)器所設(shè)計(jì)的 4 位搶答器電路圖工作原理： 主持人用 k端清零后， 開始搶答。 選手按下 ad任一個(gè)開關(guān)， 例如，按下 a開關(guān)，則 1q輸出高電平，對應(yīng)的二極管亮，蜂鳴器響。同時(shí)，1q 輸出低電平， 則與門 g1輸出低電平， 與非門 g2輸出，使 clk處于高電平， 觸發(fā)器停止工作，其他選手若按下開關(guān)也不會(huì)起作用。 主持人清零，進(jìn)行下一輪搶答。vdd 正電源vss 地i1i8 數(shù)

4、據(jù)輸入端o1,o2 數(shù)據(jù)輸出端邏輯表達(dá)式y(tǒng)=dcba專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書4 所用器件引腳圖及功能圖 2.2 74ls175 四 d 邊沿觸發(fā)器引腳圖表 2 74ls174四 d 邊沿觸發(fā)器功能表輸入輸出clr clk d q ql x x l h h h h l h l l h h l x q0 q0功能：clr為清零端，低電平有效。當(dāng)clr為高電平時(shí)，在時(shí)鐘clk上升沿作用下， q與數(shù)據(jù)端 d相一致，當(dāng) clk為高電平或低電平時(shí)， d對 q沒有影響。h 高電平l 低電平低到高電平跳變x 任意q0 規(guī)定的穩(wěn)態(tài)輸入條件建立前 q 的電平q0 規(guī)定的補(bǔ)碼穩(wěn)態(tài)輸入條件建立前 q 的電平

5、或 q0 的補(bǔ)碼vcc 正電源gnd 地clk 時(shí)鐘輸入端clr清零端1d4d 輸入端1q4q 輸出端1q 4q 反相輸出端專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書5 圖 2.3 74ls21兩組四輸入與門引腳圖圖 2.4 74ls00二輸入四與非門引腳圖vcc 正電源gnd 地1a1d 數(shù)據(jù)輸入端2a2d 數(shù)據(jù)輸出端1y,2y 數(shù)據(jù)輸出端邏輯表達(dá)式y(tǒng)=a bcd vcc 正電源gnd 地1a4d 數(shù)據(jù)輸入端1y4y 數(shù)據(jù)輸出端邏輯表達(dá)式y(tǒng)=ba專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書6 2.3 方案三工作原理：主持人用s端清零后， rs觸發(fā)器的r端均為 0,4 個(gè)觸發(fā)器輸出端 1q4q 置”0”, 燈不

6、亮。當(dāng)主持人將 s斷開時(shí)，搶答器處于等待開始狀態(tài)。 當(dāng)有選手將 ad任一端按下時(shí)，例如按下d，74ls148 的輸出經(jīng) rs鎖存后， 1q=1，e1=1,74ls148 處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的輸入，保證了搶答鍵的優(yōu)先性，此時(shí)， 4q3q2q 輸出 100，燈 l4 亮，蜂鳴器響。主持人清零，繼續(xù)下一輪搶答。專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書7 所用器材及功能圖 3.2 74ls148優(yōu)先編碼器引腳圖表 3 74ls148優(yōu)先編碼器功能表輸入輸出e1 0 1 2 3 4 5 6 7 a0 a1 a2 gs e0 h x x x x x x x x h h h h h l h h h h

7、 h h h h h h h h l l x x x x x x x l l l l l h l x x x x x x l h l l h l h l x x x x x l h h l h l l h l x x x x l h h h l h h l h l x x x l h h h h h l l l h l x x l h h h h h h l h l h l x l h h h h h h h h l l h l l h h h h h h h h h h l h 功能：當(dāng) e1=1時(shí)，不論 8 個(gè)輸入端何種狀態(tài)， 3 個(gè)數(shù)據(jù)輸出端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。當(dāng)e1=0時(shí)

8、，編碼器工作，輸入優(yōu)先級別的次序?yàn)?,6 ，, ，0。輸入有效信號為低電平，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級別搞的輸入端無低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相對應(yīng)的輸入端的代碼。vcc 正電源gnd 地e1 輸入使能端e0 輸出使能端gs 優(yōu)先編碼狀態(tài)標(biāo)志07 數(shù)據(jù)輸入端a0a2 數(shù)據(jù)輸出端專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書8 圖 3.4 74ls279鎖存器引腳圖表 4 74ls279 鎖存器功能表輸入輸出srq l l h l h h h l l h h q0 圖 3.4 74ls00二輸入四與非門引腳vcc 正電源gnd 地1s 4s置位端1r 4r復(fù)位端1q4q 輸出端h 高電平l 低電

9、平q 輸出q0 輸出的上一狀態(tài)vcc 正電源gnd 地1a4d 數(shù)據(jù)輸入端1y4y 數(shù)據(jù)輸出端邏輯表達(dá)式y(tǒng)=ba專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書9 圖 3.5 74ls08二輸入與門引腳圖2.4 方案比較方案一是用 cc4042鎖存器和 cc4011四輸入與非門設(shè)計(jì)的四位搶答器電路。所用的器材較少。所用器材較少，操作過程相對簡單。方案二是用 4d觸發(fā)器、 74ls21 四輸入與門及 74ls00 二輸入與非門設(shè)計(jì)的四位搶答器電路。所用器材較少，操作過程相對簡單。方案三是用 74ls148 優(yōu)先編碼器、 74ls279 鎖存器、74ls00 二輸入與非門及74ls08 二輸入與門設(shè)計(jì)的四位搶答

10、器。所用的器材較多，過程較復(fù)雜，實(shí)際操作時(shí)，盡量不要采用。3 實(shí)現(xiàn)方案方案三不適于實(shí)際操作， 方案一和方案二都較簡單， 相對于方案二來說， 方案一用的器材更少，實(shí)驗(yàn)原理也簡單易懂。因此采用方案一。4 調(diào)試過程及結(jié)論調(diào)試過程中出現(xiàn)了很多的問題。接通電源后，按下c、d開關(guān)，它們分別對應(yīng)的二極管亮，但是，若按下a、b開關(guān)后，它們所對應(yīng)的燈不亮，而且同時(shí)蜂鳴器不響。對兩個(gè)二極管單獨(dú)通上電， 發(fā)現(xiàn)第一個(gè)二極管不亮， 第二個(gè)二極管亮，因此可知道， 第一個(gè)二極管燒壞了。 解決方法是換一個(gè)好的二極管。給蜂鳴器通上電，用萬用表檢查蜂鳴器正負(fù)兩端，沒有電壓差， 說明蜂鳴器內(nèi)部斷掉了。 解決方法是用一個(gè)二極管代替。

11、再查找第二個(gè)二極管不亮的原因，通上電源后， 按下 b開關(guān)，用萬用表檢查第二個(gè)二極管所在的這條電路，發(fā)現(xiàn)從o1 端出來連vcc 正電源gnd 地1a4d 數(shù)據(jù)輸入端1y4y 數(shù)據(jù)輸出端邏輯表達(dá)式y(tǒng)=ab 專業(yè)課程設(shè)計(jì)（一） 課程設(shè)計(jì)說明書10 接的導(dǎo)線與 o1 所在芯片的電壓不同，o1 所在芯片為低電平而接上的導(dǎo)線這端卻是電源電壓， 由此得到結(jié)論， o 所在芯片插的金屬條是斷了的。 解決方法，將導(dǎo)線直接貼在芯片上。5 心得體會(huì)這次的課程設(shè)計(jì)是一次將理論結(jié)合實(shí)踐的過程，我選擇的課題是 4 位搶答器。因?yàn)閿?shù)電實(shí)驗(yàn)課上做過類似的搶答器，所以覺得應(yīng)該很簡單。 但是真正動(dòng)手自己做的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)真是“眼高手低

12、”了。過程中，遇到一個(gè)個(gè)難題，逼著自己去解決它們，學(xué)到了很多東西。遇到的第一個(gè)難題是找不到足夠多的方法。查資料查到的都是類似的， 卻跟實(shí)驗(yàn)要求不全相同， 而且大多數(shù)都是比課題要求還要難的。我把查到的內(nèi)容按照課題要求進(jìn)行了修改。預(yù)答辯的時(shí)候自己準(zhǔn)備太不充分了，老師問的第一個(gè)問題我回答錯(cuò)了，第二個(gè)問題更是不知所云。凡事還是要準(zhǔn)備，正是“預(yù)則立，不預(yù)則廢”。連接實(shí)物對我來說不是很難， 而且自己也盡量讓所用的線最短，二極管也順序排列。可是用自制的電源檢查的時(shí)候卻不盡人意，而且出現(xiàn)的結(jié)果也沒有規(guī)律。于是到處進(jìn)行檢查調(diào)試， 忙了很久， 最后得出結(jié)論， 面包板是壞的， 二極管也壞了一個(gè)，蜂鳴器也不響。 我檢查面包板后得出的結(jié)論是，面包板上有一個(gè)插芯