八人智力競賽搶答器數(shù)電課程設(shè)計(共12頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上長 沙 學(xué) 院數(shù)電課程設(shè)計說明書題目八人智力競賽搶答器系(部)專業(yè)(班級)姓名學(xué)號指導(dǎo)教師起止日期數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書(9)系（部）： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師：課題名稱八人智力競賽搶答器設(shè)計內(nèi)容及要求基本功能： （1） 設(shè)計一個智力競賽搶答器，可同時供8 名選手或8 個代表隊參加比賽，他們的選號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是S0,S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 （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)碼管滅燈）和搶答器的開始。 （3） 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。

2、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，同時揚(yáng)聲器給出音響提示。 此外，要封鎖輸入電路，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。 擴(kuò)展功能： （1） 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定（如15 秒）。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時間0.5 秒左右。 （2） 參加選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 （3） 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶

3、答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。 設(shè)計工作量1、系統(tǒng)整體設(shè)計；2、系統(tǒng)設(shè)計及仿真；3、在Multisim或同類型電路設(shè)計軟件中進(jìn)行仿真并進(jìn)行演示；4、提交一份完整的課程設(shè)計說明書，包括設(shè)計原理、仿真分析、調(diào)試過程，參考文獻(xiàn)、設(shè)計總結(jié)等。進(jìn)度安排起止日期（或時間量）設(shè)計內(nèi)容（或預(yù)期目標(biāo)）備注第一天課題介紹，答疑，收集材料第二天設(shè)計方案論證第三天進(jìn)行具體設(shè)計第四天進(jìn)行具體設(shè)計第五天編寫設(shè)計說明書教研室意見年 月 日系（部）主管領(lǐng)導(dǎo)意見年 月 日長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表姓名學(xué)號專業(yè)班級設(shè)計題目指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師意見：評定等級： 教師簽名： 日期

4、： 答辯小組意見：評定等級：答辯小組長簽名：日期：教研室意見：教研室主任簽名： 日期： 系（部）意見：系主任簽名：日期：說明課程設(shè)計成績分“優(yōu)秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四類；目 錄一八人智力競賽搶答器1.基本功能： （1） 設(shè)計一個智力競賽搶答器，可同時供8 名選手或8 個代表隊參加比賽，他們的選號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是S0,S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 （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)碼管滅燈）和搶答器的開始。 （3） 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，

5、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，同時揚(yáng)聲器給出音響提示。 此外，要封鎖輸入電路，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。2.擴(kuò)展功能： （1） 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定（如15 秒）。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示，同時揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。（2） 參加選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 （3） 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電

6、路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示0。 二設(shè)計思路及電路仿真1.74HC4511和七段顯示數(shù)碼管 74HC4511是一個用于驅(qū)動共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器（如圖2）的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動LED顯示器。 74HC4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，引腳排列如圖1所示。其中A、B、C、D為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電

7、平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 74HC4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀。 圖1 74HC4511引腳圖 圖2 七段顯示數(shù)碼管7、1、2、6分別表示BCD碼的A、B、C、D位；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g；上邊的引腳表示輸入，下邊的引

8、腳表示輸出；還有兩個引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。其功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端。當(dāng)BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測試輸入端。當(dāng)BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。如果該端為低電平，則譯碼器輸出全為高電平，該端擁有最高級別權(quán)限，只要它為0，既有上述現(xiàn)象，而與其余所有輸入端狀態(tài)無關(guān)。2 功能主要用于測試目的，因此正常使用中應(yīng)接高電平。 LE：5腳是鎖定控制端。當(dāng)BI、LT為1時，若該端為高電平，則加在A、B、C、D端的外部編碼信息不能進(jìn)入譯碼，所以譯碼器的

9、輸出狀態(tài)保持不變；當(dāng)LE=0時，則A、B、C、D端的BCD碼一經(jīng)改變，譯碼器就立即輸出新的譯碼值。 A、B、C、D：為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。2.搶答部分原理 搶答部分如圖3所示，是由4511芯片以及七段顯示器組成。S1S8組成18路搶答器，D1D12組成數(shù)字編碼器。該電路完成的功能是：通過編碼二極管編成BCD碼，將高電平加到CD4511所對應(yīng)的輸入端。從CD4511的引腳可以看出，引腳6，2，1，7分別為BCD碼的 D、C、B、A位（D這高位，A為低位，即D、C、B、A分別代表BCD碼8、4、2、1位）。 工作過程：當(dāng)電路上電，

10、主持人按下復(fù)位鍵，選手就可以開始搶答。當(dāng)選手1按下S1搶答鍵，高電平通過編碼二極管D1加到CD4511集成芯片的7腳（A位），7腳為高電平，1、2、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0001”；當(dāng)選手2按下S2搶答鍵，高電平通過編碼二極管D2加到CD4511集成芯片的1腳（B位），1腳為高電平，2、6、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0010”；當(dāng)選手3按下S3搶答鍵，高電平通過編碼二極管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7腳（B、A位），1、7腳為高電平，2、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0011”；當(dāng)選手4按下S4搶答鍵，高電平通過編碼

11、二極管D5加到CD4511集成芯片的2腳（C位），2腳為高電平，1、6、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0100”；當(dāng)選手5按下S5搶答鍵，高電平通過編碼二極管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7腳（C、A位），2、7腳為高電平，1、6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0101”； 當(dāng)選手6按下S6搶答鍵，高電平通過編碼二極管D8、D9加到CD4511集成芯片的1、2腳（B、C位），1、2腳為高電平，6、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0110”； 當(dāng)選手7按下S7搶答鍵，高電平通過編碼二極管D10、D11、D12加到CD4511集成芯片的1、

12、2、7腳（B、C、A位），1、2、7腳為高電平，6腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“0111”； 當(dāng)選手8按下S8搶答鍵，高電平加到CD4511集成芯片的6腳（D位），6腳為高電平，1、2、7腳保持低電平，此時CD4511輸入BCD碼為“1000”。 輸入的BCD碼就是鍵的號碼，并自動地由 CD4511內(nèi)部電路譯碼成十進(jìn)制數(shù)在數(shù)碼管上顯示。 圖3 搶答部分電路圖3.用555定時器組成的多諧振蕩器 用555定時器組成的多諧振蕩器如圖4所示，多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常做脈沖信號源。由于555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電

13、路形式，用555定時器組成的多諧振蕩器的震蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響小。 圖4 用555定時器組成的多諧振蕩器4.74LS192芯片 74LS192是同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù) 等功能，其引腳排列及邏輯符號如圖5所示，CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出，BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。 圖5 74LS192引腳5.定時部分原理 定時部分由555多諧振蕩器、192計數(shù)器、七段LED顯示器、蜂鳴器組成，其功能：主持人按下開關(guān)

14、，9秒到計時開始，選手必須在規(guī)定時間內(nèi)搶答，當(dāng)?shù)褂嫊r結(jié)束即顯示器顯示為0是還沒有人搶答則蜂鳴器響起。此時搶答部分鎖存，搶答無效。若時間沒到有選手搶答，搶答部分鎖存，顯示器分別顯示選手號數(shù)和搶答時間如圖7。 圖6 定時部分電路 圖7 八路定時搶答器原理圖三設(shè)計心得與體會本次課程設(shè)計的課題是八路智力搶答器，由于對各種芯片了解不夠深入，在設(shè)計過程中，遇到過很多問題，往往看似沒有問題的地方就是問題所在，因此，檢查電路的工作就顯得尤為的重要了。通過本次課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)耐心對于一個人的重要性，因為一個電路圖往往是非常復(fù)雜的，沒有耐心的梳理檢查，是很難發(fā)現(xiàn)問題所在。本次設(shè)計通過咨詢老師、上網(wǎng)、以及同學(xué)的幫助解決了不少困惑。并且掌握了更多有關(guān)74LS4511芯片、74LS192芯片的知識?？梢哉f是收獲頗豐。本次課程設(shè)計