四人競(jìng)賽搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、數(shù)電實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：侯婉思專業(yè)：通信工程班級(jí)：1111學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：田麗娜四人競(jìng)賽搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告、/一一刖言現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位及社會(huì)團(tuán)體組織中，它為各種知識(shí)競(jìng)賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。對(duì)于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時(shí)用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時(shí)也要求選手具備足夠的知識(shí)面和一定的勇氣。選手們都站在同一個(gè)起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。本文介紹了一種用 74 系列常用集成電路設(shè)計(jì)的高分辨率的4 路搶答器。該搶答器為全數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)，具有分組數(shù)多

2、、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有優(yōu)先能力,定時(shí)及復(fù)位功能。主持人通過控制開關(guān)使搶答器達(dá)到復(fù)位的功能。二.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)習(xí)并掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法2.熟悉各個(gè)芯片的功能及其各個(gè)管腳的接法。3.靈活運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)并將其加以鞏固，發(fā)散思維，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和思 維的縝密。三設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)可供4名選手參加比賽的競(jìng)賽搶答器。選手搶答時(shí)，數(shù)碼顯示選手組號(hào)2. 設(shè)計(jì)要求：搶答器的基本功能：1.設(shè)計(jì)一個(gè)智力搶答器，可同時(shí)供四名選手或四個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為一， 二，三，四，各用一個(gè)搶答按鈕，分別用四個(gè)按鈕S0S3表示。2.給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)

3、，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管清 零）。3.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能，搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕， 編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，此外，要封鎖輸入電路，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先鎖存，禁止其他選手搶答，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系 統(tǒng)清零為止。簡(jiǎn)言之，有選手按下時(shí)，顯示選手的編號(hào)。同時(shí)，其他人再按下時(shí)電路不做 任何處理。也就是說，如果有選手按下以后，別的選手再按的話電路不會(huì)顯示是 他的編號(hào)。4.可用555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號(hào)，作為觸發(fā)器的CP信號(hào)。四四人競(jìng)賽搶答器電路原理及設(shè)計(jì)1、 設(shè)計(jì)方案搶答器具有鎖存、定時(shí)、顯示。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，

4、鎖存 器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來。接通電源后， 主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，編號(hào)顯示器為0,此時(shí)才可以再次搶答。選 手在搶答時(shí)，搶答器完成：編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示。2.單元電路設(shè)計(jì)及元器件選擇(1)搶答電路電路如圖2所示。 該電路完成兩個(gè)功能： 一是分辨出選手按鍵的先后， 并鎖 定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示選手編 號(hào)；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效。實(shí)現(xiàn)該電路的功能的主要芯片是74IS175(圖1為功能表，圖2為邏輯功能圖，圖3為鎖存器電路)圖一圖二圖三圖2搶答電路其工作原理為：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清除”時(shí)，D觸發(fā)器

5、的清零端為低電平，使D觸發(fā)器被強(qiáng)制清零，輸入的搶答信號(hào)無效。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開 始”時(shí)，D觸發(fā)器Q非端前一狀態(tài)為高電平，四個(gè)Q非端與在一起為高電平，再 和搶答按鍵信號(hào)和借位信號(hào)與在一起給D觸發(fā)器的脈沖端，當(dāng)沒人搶答時(shí)，搶答 信號(hào)為低電平，與門U11輸出端為低電平給D觸發(fā)器脈沖端，當(dāng)一有人搶答時(shí)， 搶答信號(hào)為高電平，并和U2的輸出信號(hào)和借位信號(hào)與在一起，使得U11輸出端 為高電平給D觸發(fā)器，于是D觸發(fā)器就有一個(gè)上升沿，使得搶答信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器 觸發(fā)鎖存再經(jīng)過譯碼器74IS48譯碼，把相應(yīng)的信號(hào)顯示在數(shù)碼管上。另外，當(dāng) 選手松開按鍵后，D觸發(fā)器的Q非前一狀態(tài)為低電平，與在一起后給與門U11,使得

6、U11的輸出端為低電平給D觸發(fā)器，則D觸發(fā)器的脈沖輸入端恢復(fù)原來狀態(tài)， 從而使得其他選手按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性及搶 答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)選手回答完畢，主持人控制開關(guān)S是搶答電路復(fù)位，以便進(jìn) 行下一輪搶答。2顯示編號(hào)的電路當(dāng)有選手按下了開關(guān)后，快的那個(gè)選手的編號(hào)可以被輸出并記憶起來送到74IS48組成的編碼器和七段顯示器組成的顯示臺(tái)號(hào)電路中去顯示出選手編號(hào)。十進(jìn)制 或功能輸入BI/R輸出字 形LTRBIDC BABOabcdefg0HHLLLLHHHHHHHH01HXLLLHHLHHLLLL12HXLLHLHHHLHHLH23HXLLHHHHHHHLLH34HXLHLL

7、HLHHLLHH45HXLHLHHHLHHLHH56HXLHHLHLLHHHHH67HXLHHHHHHHLLLL78HXHLLLHHHHHHHH89HXHLLHHHHHLLHH910HXHLHLHLLLHHLH亂11HXHLHHHLLHHLLH碼12HXHHLLHLHLLLHH13HXHHLHHHLLHLHH14HXHHHLHLLLHHHH15HXHHHHHLLLLLLL消隱XXXXXXLLLLLLLL8脈沖消HLLLLLLLLLLLLL隱 燈測(cè)試LXXXXXHHHHHHH（L低電平H高電平X任意電平）表1.七段LED譯碼驅(qū)動(dòng)器7448功能表圖四圖四是封鎖電路和臺(tái)號(hào)顯示電路合在一起的電路圖，只

8、有兩個(gè)合在一起才能很好的在一次答題中只顯示一個(gè)選手號(hào)。由于74IS175是低電平有效，可以將從74175輸出端 Q1,Q2,Q3, Q4分別接到其1,2,3,4端，其余的5,6,7端均接高電平，這樣就可以形成，最高輸出4而不會(huì)出現(xiàn)顯示大于4的可能出現(xiàn)。由于其輸出以為低電平有效，正常情況下 每個(gè)輸出經(jīng)過一個(gè)非門后就可進(jìn)行顯示編號(hào)。在復(fù)位狀態(tài)下臺(tái)號(hào)數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）,所以必須要接74ls48。74IS48的功能表與電路分別如表1所示.3.脈沖產(chǎn)生電路利用555以及一些電容和電阻實(shí)現(xiàn)，使每秒產(chǎn)生一個(gè)CP上升沿。送給74IS175的CP端，最后數(shù)碼顯示。五、總電路工作原理及元器件清單1.總電路

9、原理圖：2.元器件列表表1器件名稱數(shù)量備注174LS1751D觸發(fā)器2555定時(shí)器1連接成多諧振蕩與秒 時(shí)鐘脈沖374LS211四腳與門474LS111三腳門574LS482譯碼器6開關(guān)按紐S57BCDt段顯吐示器1共陰極8電容29電阻710二極管6六、仿真調(diào)試與分析本次設(shè)計(jì)的仿真我采用了protues仿真軟件做，我試過多個(gè)軟件如EWB，但 是這個(gè)軟件能比較直觀地看出來每一個(gè)輸出輸入量是高電平還是低電平，而且連起線來也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，最好一點(diǎn)是兩個(gè)端口之間不一定要用線連而使用相同的 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)（即相同的名字）就相當(dāng)于把線連了起來。仿真結(jié)果正確：七、成品調(diào)試把電路焊好后，首先是對(duì)照電路圖逐一檢查電路

10、有沒有漏焊，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn) 有幾個(gè)管腳沒接，于是細(xì)心地接上。然后用萬用表逐一檢查有沒有虛焊或線路斷 路或線路短路，但沒發(fā)現(xiàn)有虛焊等問題。下一步就接通電源調(diào)試，但電路完全沒 反應(yīng)，然后用萬用表逐個(gè)模塊進(jìn)行檢查， 發(fā)現(xiàn)有些管腳還沒接上，于是在對(duì)照電 路圖細(xì)心地檢查，改進(jìn)后再進(jìn)行接電調(diào)試，先測(cè)試脈沖的輸出，正常，如圖4。宣告成品大功告成。圖4八、設(shè)計(jì)過程中的問題和解決辦法（1）在設(shè)計(jì)方案時(shí)，遇到了信號(hào)不能鎖存的問題。經(jīng)過查找資料，了解如何通 過D觸發(fā)器的輸出信號(hào)來反饋回D觸發(fā)器的脈沖端來進(jìn)行鎖存。（2）當(dāng)焊完電路調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)74IS21的與Q3非連接的輸入端的是低電平。于是對(duì)照電路圖來逐一檢查，發(fā)現(xiàn)其他

11、地方?jīng)]什么問題，就直接將21的那端輸入拉高，結(jié)果得到正確結(jié)果。九、設(shè)計(jì)成品的優(yōu)點(diǎn)與不足優(yōu)點(diǎn)：元器件較少，功能滿足要求不足：（1） 在設(shè)計(jì)時(shí)，用了D觸發(fā)器來進(jìn)行搶答信號(hào)的篩選和鎖存，在同時(shí)按下SO和S1時(shí)（其同時(shí)按下的幾率較小，其可精確到微秒甚至納秒級(jí)，但情況還是 會(huì)存在的）會(huì)顯示“3”，而按S2時(shí)也會(huì)顯示“5”，所以顯示“5”的幾率大一 點(diǎn)，但幾率很小。改良：可改用編碼器和鎖存器來代替D觸發(fā)器。（2）電路跳線較多，使得電路板外觀不好。改良：焊線路前應(yīng)細(xì)心考慮元件的排布和線路的連接。十、心得體會(huì)這一課程設(shè)計(jì)使我們將課堂上的理論知識(shí)有了進(jìn)步的了解，并增強(qiáng)了對(duì)數(shù) 字電子技術(shù)這門課程的興趣。了解了更多

12、電子元件的工作原理，如：74LS21、74LS48 74IS175等。但同時(shí)也暴露出我在知識(shí)上掌握不足等缺點(diǎn)。其次在此 次設(shè)計(jì)過程中由于我們頻繁的使用一電子設(shè)計(jì)軟件如：protues等，因此使我熟悉了軟件的使用，同時(shí)在電腦的電子設(shè)計(jì)和繪圖操作上有了進(jìn)一步提高。加上 在設(shè)計(jì)過程中遇到了一些問題，使得我得查找相關(guān)資料，從而增長知識(shí)的同時(shí) 增強(qiáng)解決問題和動(dòng)手的能力，鍛煉我做事細(xì)心、用心、耐心的能耐。這一課程 設(shè)計(jì)，使我向更高的精神和知識(shí)層次邁向一大步。所以在以后的學(xué)習(xí)生活中， 我會(huì)努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自己獨(dú)立思考的能力，積極參加多種設(shè)計(jì)活動(dòng)，培養(yǎng)自己 的綜合能力，從而使得自己成為一個(gè)有綜合能力的人才而更加適應(yīng)社會(huì)。并且 通過這次的實(shí)驗(yàn)，讓我對(duì)以往所學(xué)的知識(shí)有了更深入的了解，設(shè)計(jì)電路圖，考 察的是自己對(duì)器件功能的認(rèn)識(shí)以及自己的邏輯思維能力，連接電