四路搶答器的設計

1、江漢大學物理與信息工程學院課程設計報告課題名稱：四路搶答器的設計（英文） :The Design of Fouroutes Priori（yanswcr Set專 業(yè)：電子信息工程（光電信息工程）班 級:學 號：學生姓名：指導教師：2008年9月 26日U!路搶答器的設計一、設計任務及要求1、設計一個四路搶答器（有線控制）用通用板實現(xiàn)，當四組參賽者之一搶 先按下開關(guān)時，搶答器能準確的判斷出是哪一組搶答成功，指示燈顯示搶答組別, 揚聲器發(fā)出聲音。2、搶答器具備鑒別第一個信號和鎖存能，在主持人復位開始搶答后，將第 一個搶答信號鎖存，阻止其他信號輸入，復位后開始新一輪搶答。二、設計框圖及整機概述整機

2、設計框圖如圖1所示（Windows畫圖工具），參賽者按鈕是四路單刀雙 擲開關(guān)，選擇前接低電平；主電路由4個D觸發(fā)器組成，D腳接開關(guān)，Q腳接輸 出；由TTL與非門形成特定電平控制邊沿觸發(fā)器的CP,使觸發(fā)器暫時封鎖；搶 答成功通過發(fā)光二極管顯示，同時蜂鳴器發(fā)出聲音提示。設計搶答器的關(guān)鍵是主 電路和CP脈沖產(chǎn)生電路的方案確定，將在下面詳細說明。搶 答 按 鈕觸 發(fā) 器 電 路蜂鳴器二極管顯示脈沖控制 電路555脈 沖產(chǎn) 生電 路圖1四路搶答器設汁框圖三、單元電路的設計方案及原理說明1、主電路的設計方案方案一:可以由編碼器構(gòu)成搶答部分，編碼器有優(yōu)先選擇的特點，也可以達 到搶答的效果，但它有不準確的缺點

3、，如果兩人同時搶答的話，那么，那么優(yōu)先 級比較高的選項會搶得機會。而且編碼后的結(jié)果為二進制編碼，需經(jīng)過一譯碼器 才能顯示，電路的可用性不咼。方案二:用邊沿觸發(fā)器實現(xiàn)搶答部分，可以山曇否產(chǎn)生脈沖來封鎖觸發(fā)器。 當有人按下?lián)尨鸢存I時（即Di二“1”），Q和QF有改變，Q的狀態(tài)與D1的 輸入直接相關(guān)，再與脈沖經(jīng)過若干與非門后，便可封鎖后來的按鍵。而且它比方 案一更準確（能最大可能的區(qū)分搶答先后），而且可以直接由與外部顯示相 連，這種方案既方便乂準確，而且電路比較簡單易于實現(xiàn)。圖2主電路原理圖2. 脈沖產(chǎn)生電路的設計方案方案一：山與非門實現(xiàn)脈沖振蕩，這種電路的頻率范圍山RC的變化確定，這 種電路雖然簡

4、單，但起振頻率范圍有限，電路只會在一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生振蕩。方案二：由3亦定時器和外接元件Rl、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，電路只有兩Vcc 2Vcc 個暫穩(wěn)態(tài)，不需外加觸發(fā)信號，僅利用電源通過Rl、R2、C在可和丁之間 充放電即可。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，且555定時器所產(chǎn) 生的方波振蕩頻率精度高，工作輸出能力強。該電路產(chǎn)生的脈沖不但頻率范圍寬 電路集成度高、簡潔而穩(wěn)定。該電路的頻率計算公式為：f = 0.7 (R1+R2MC。經(jīng)比較，我們采用方案二,且取 R1 二R2二5. 1KQ, C二 103二0. OluF, f二9. 3KHz。 電路原理圖如圖3所示(protel99 S

5、E)。VCC5.1PF00J乙U140r3KU>2TRIGDIS75. Ik10UI115CVolt£2THR6JCAP55i1T<0.0luCAP圖2脈沖產(chǎn)生電路原理圖3、整機原理說明整機原理圖如圖4所示(protel99SE)。選手通過SI、S2、S3、S4來搶答, 而主持人則通過K1控制搶答時機，K1接到高電平允許搶答，按下時為低電平則 “清零”,J倉答無一效。當主持人宜布開始搶答之前，QI、Q2、Q3、Q4均輸出為 “0”， Qi、 Q2、 Q3、 Q1的輸出均為“1”，因此在第二個74LS00的輸出 端輸出的為與555脈沖發(fā)生器頻率相同，相位相反的脈沖，山于此電

6、平的頻率很 高，所以可在CP端形成高電平。當K1按下位低電平時，曲7生S74的真值表可 知當任意一人先按下時(若是S1)則對應的Q1端為高電平，©端則為低電平, 這樣在74LS20端輸出為高電平，使喇叭發(fā)出聲音。第一個二端與非門處的輸出 端位低電平，因此第二個二端與非門處的輸出端總是輸出為高電平，因不會出現(xiàn) 變化的上升沿或下降沿的脈沖，所以無論以后輸入什么都不會影響輸出，從而達 到封鎖的LI的。直到主持人再次將K1按下“清零”，重新?lián)尨馂橹埂?5-17 4>*48 V圖4mll!lIIllE狂-a.整機原理圖四、總結(jié)1、制作按照原理，每個單刀雙擲開關(guān)需控制一個二極管，故開關(guān)應與

7、二極管的順序 一一對應，以便能方便地觀察電路功能實現(xiàn)情況，為了操作方便開關(guān)均焊在靠近 邊沿位置，參看原理圖，各個芯片應擺在合適位置，多借助同電位點，放置元件 時注意將整個版面布滿，而且要巧妙利用上下兩排公共的線作為+5V和地。開始焊接時，盡量使電路看起來簡單，減少導線的使用以減小干擾。注意多 處電源以及地的焊接，避免飛線和虛焊。2、調(diào)試按照原理圖檢查一遍電路后，接上+5V直流穩(wěn)壓電源，首先使4個開關(guān)均接 低電平。接通電源以后，按下復位開關(guān)后，二極管全部熄滅。將任意一個單刀雙 擲開關(guān)接高電平后，有且僅有其對應的二極管發(fā)光，斷開接通的開關(guān)，二極管 不熄滅；再接通其它單刀雙擲開關(guān)，對應的二極管均不發(fā)

8、光，即輸入的信號被鎖 存。斷開所有單刀雙擲開關(guān)，重新按下復位鍵，二極管熄滅，重復上述操作得到 相同的結(jié)果。對照電路功能，各現(xiàn)象均正常。斷開電源后再接通，重復上述過程, 現(xiàn)象均相同，說明電路穩(wěn)定，調(diào)試成功。3、體會在本次課程設計中，我做得比較順利。在調(diào)試過程中，首先可以初步通過現(xiàn) 象判斷問題所在，依照原理解決這類問題；其次，如果有一定難度，應該將電路 分成一個一個的模塊，分開來檢查問題所在。我學到的最重要的一點是，在電路 焊接中，一定要將各個單元電路獨立焊接，便于后期的調(diào)試，尤其是在做一個系 統(tǒng)的制作中。參考文獻：1 胡小波.數(shù)字電子技術(shù)實驗指導書.自編，2005.2 羅杰，謝自美.電子線路設計實驗測試 4版.北京：電子工業(yè)出版 社,20083 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎簡明教程.3版.北京：高等教育出版社， 2006-8-附錄：1、元器件清單序號名稱規(guī)格數(shù)量1電阻100 Q1個2電阻1KQ1個3電阻5.1KQ2個4二極管發(fā)光4個5電容0. OluF2個6二D觸發(fā)器74LS742片7二端與非門74LS001片8三端與非門7