四人競賽搶答器實(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： 1111學(xué)號： 11387121指導(dǎo)老師： 田麗娜;.四人競賽搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告一前言現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、 商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位及社會團(tuán)體組織中， 它為各種知識競賽增添了刺激性、 娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，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)速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。 選手們都站在同一個起跑線上， 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

2、搶答器為全數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)， 具有分組數(shù)多、 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. 熟悉各個芯片的功能及其各個管腳的接法。3. 靈活運(yùn)用學(xué)過的知識并將其加以鞏固，發(fā)散思維，提高學(xué)生的動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)一臺可供 4 名選手參加比賽的競賽搶答器。 選手搶答時，數(shù)碼顯示選手組號。2. 設(shè)計(jì)要求：搶答器的基本功能：1. 設(shè)計(jì)一個智力搶答器， 可同時供四名選手或四個代表隊(duì)參加比賽， 編號為一，二，三，四，各用一個搶答按

3、鈕，分別用四個按鈕S0 S3 表示。2. 給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān)， 用來控制系統(tǒng)的清零 （編號顯示數(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，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在 LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號，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)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。簡言之，有選手按下時，顯示選手的編號。同時，其他人再按下時電路不做任何處理。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顯示是他的編號。4. 可用 555 定時器產(chǎn)生頻率為 1Hz 的脈沖信號，作為觸發(fā)器的 CP 信號。四四人競賽搶答器

4、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、顯示。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼， 同時用 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)，編號顯示器為 0，此時才可以再次搶答。選手在搶答時，搶答器完成：編號鎖存、編號顯示。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，同時譯碼顯示電路顯示選手編號；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74ls175 （圖 1 為功能表，圖 2 為

5、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， D 觸發(fā)器的清零端為低電平，使 D觸發(fā)器被強(qiáng)制清零，輸入的搶答信號無效。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”時， D觸發(fā)器 Q非端前一狀態(tài)為高電平，四個 Q非端與在一起為高電平，再和搶答按鍵信號和借位信號與在一起給D 觸發(fā)器的脈沖端， 當(dāng)沒人搶答時， 搶答信號為低電平，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，搶答信號為高電平，并和U2 的輸出信號和借位信號與在一起，使得U11 輸出端為高電平給 D 觸發(fā)器，于是 D 觸發(fā)器就有一個上升沿， 使得搶答信號經(jīng)D觸發(fā)器觸發(fā)鎖存再

6、經(jīng)過譯碼器 74ls48 譯碼，把相應(yīng)的信號顯示在數(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 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不會被接收。 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.顯示編號的電路當(dāng)有選手按下了開關(guān)后，快的那個選手的編號可以被輸出并記憶起來送到 74ls48 組成的編碼器和七段顯示器組成的顯示臺號電路中去顯示出選手編號。;.十輸入BI/R輸出字進(jìn) 制 或LTRD

7、CBABOa b c de f g 形功能BI0HHL LL L HHHHHHHH01H× L LL HHLHHLLLL12H× L LH L HHHLHHLH23H×LLHHHHHHHLLH34H× L HL L HLHHLLHH45H×LHLHHHLHHLHH56H×LHHLHLLHHHHH67H×LHHHHHHHLLLL78H×HLLLHHHHHHHH89H×HLLHHHHHLLHH910H×HLHLHLLLHHLH11H×HLHHHLLHHLLH亂12H×HHLLHL

8、HLLLHH13H×HHLHHHLLHLHH14H×HHHLHLLLHHHH15H×HHHHHLLLLLLL碼消××××××LLLLLLLL隱HLLLLLLLLLLLLL脈L×××××HHHHHHH8沖消隱燈測試（ L低電平H 高電平× 任意電平）表 1.七段 LED 譯碼驅(qū)動器 7448 功能表;.圖四圖四是封鎖電路和臺號顯示電路合在一起的電路圖，只有兩個合在一起才能很好的在一次答題中只顯示一個選手號。由于 74ls175 是低電平有效，可以將

9、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， 正常情況下每個輸出經(jīng)過一個非門后就可進(jìn)行顯示編號。 在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈），所以必須要接 74ls48。74ls48 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CP 上升沿。送給74ls175 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.總電路原理圖：;.2. 元器件列表表 1

10、序號器件名稱數(shù)量備注174LS1751D觸發(fā)器2555定時器1連接成多諧振蕩與秒時鐘脈沖374LS211四腳與門474LS111三腳門574LS482譯碼器6開關(guān)按紐 S57BCD七段顯1共陰極示器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， 我試過多個軟件如 EWB ，但是這個軟件能比較直觀地看出來每一個輸出輸入量是高電平還是低電平， 而且連起線來也相對比較簡單， 最好一點(diǎn)是兩個端口之間不一定要用線連而使用相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號（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，首先是對照電路圖逐一檢查電路有沒

11、有漏焊，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有幾個管腳沒接， 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)，然后用萬用表逐個模塊進(jìn)行檢查， 發(fā)現(xiàn)有些管腳還沒接上， 于是在對照電路圖細(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，遇到了信號不能鎖存的問題。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，發(fā)現(xiàn) 74ls21 的與 Q3非連接的輸入端的是低電平。于是對照電路圖來

12、逐一檢查，發(fā)現(xiàn)其他地方?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，用了D 觸發(fā)器來進(jìn)行搶答信號的篩選和鎖存，在同時按下S0 和 S1時（其同時按下的幾率較小，其可精確到微秒甚至納秒級，但情況還是會存在的）會顯示“ 3”，而按 S2 時也會顯示“ 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、心得體會這一課程設(shè)計(jì)使我們將課堂上的理論知識有了進(jìn)步的了解，并增強(qiáng)了對數(shù)字電子

13、技術(shù)這門課程的興趣。了解了更多電子元件的工作原理，如： 74LS21、74LS48、 74ls175 等。但同時也暴露出我在知識上掌握不足等缺點(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， 從而增長知識的同時增強(qiáng)解決問題和動手的能力，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層次邁向一大步。所以在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會努力學(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，培養(yǎng)自己的綜合能力， 從而使得自己成為一個有綜合能力的人才而更加適應(yīng)社會。 并且通過這次的實(shí)驗(yàn)，讓我對以往所學(xué)的知識有了更深入的了解，設(shè)計(jì)電路圖，考察的是自己對器件功能的認(rèn)識以及