八路競賽搶答器的設(shè)計(jì)方案

1、八路競賽搶答器的設(shè)計(jì)方案一，設(shè)計(jì)題目、目的及要求1.1 設(shè)計(jì)題目8 路搶答器的設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)目的1 、熟悉 74ls148 、74ls28 、 74ls29 的功能和應(yīng)用 掌握其工作原理，并熟練 運(yùn)用它們。2 、熟悉面包板的使用。3 、掌握數(shù)字搶答器的工作原理以及制作方法。4 、增強(qiáng)動(dòng)手能力，把握嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。5 、熟練運(yùn)用所學(xué)習(xí)的模電及數(shù)電知識。1.3 設(shè)計(jì)要求1 、八個(gè)選手或代表隊(duì)參加比賽，編號 0， 1， 2，3，4，5，6，7，各用一個(gè)搶答按鈕，其編號與參賽者的號碼一致。此外，一個(gè)按鈕給主持人用來清零；2 、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將所鎖存的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來；3 、數(shù)碼管不顯

2、示后動(dòng)作選手編號， 只顯示先動(dòng)作選手編號， 并保持到主持人 清零為止；4 、選手只有在主持人說開始搶答后才能開始搶答撥動(dòng)開關(guān)。5 、并且搶答結(jié)束后裁判沒有清零，選手不得動(dòng)自己的開關(guān)。二、方案設(shè)計(jì)2.1、總體設(shè)計(jì)思路按照題目的要求，經(jīng)過自己的思考與分析以后，將思路確定。要滿足題目所 說的，要能完成搶答功能，當(dāng)某一個(gè)選手輸入后，屏幕上能顯示出該選手的號碼， 同時(shí)通過鎖存能限制其他選手的搶答， 并且自己搶答后，由于鎖存效果也不能反 悔。當(dāng)搶答開始時(shí)，主持人未說開始搶答時(shí)，裁判的開關(guān)置于清零端，由于此時(shí)數(shù)碼 管處于滅燈狀態(tài)，所以無論選手如何操作，數(shù)碼管也不會有數(shù)據(jù)顯示，由此想到 用裁判來控制清零端，當(dāng)

3、裁判清零時(shí)，即可清除數(shù)碼管上的數(shù)字，并且由于開始 時(shí)屏幕上不能有顯示，所以當(dāng)裁判置于開始端的時(shí)候，數(shù)碼管譯碼器的滅燈輸入 端依然是滅燈輸入，只有當(dāng)選手觸發(fā)時(shí)才能改變電平， 輸入內(nèi)容。另外鎖存端必 然是反饋鎖存，所以要使用后面芯片的信號來反饋給前面的芯片的使能端以控制 其使能輸入，由此阻斷其他選手的輸入信號。鎖存后如果沒有其他信號去解鎖， 系統(tǒng)就處于禁止工作狀態(tài)不能再工作， 所以想到要用裁判清零來控制使能端， 在 消除數(shù)碼管顯示的同時(shí)來解鎖使能端，讓電路恢復(fù)其功能。2.2、方案設(shè)計(jì)221設(shè)計(jì)方案1 （個(gè)人方案）根據(jù)以上思路，決定使用以下流程圖作為本次課程設(shè)計(jì)的方案， 基本能實(shí)現(xiàn)搶答器的功能，可以

4、完成說明書上的要求。流程圖如圖2-1所示8位搶答器J鎖存器譯碼器7段共陰極|L_1O數(shù)碼管裁判控制端圖2-1根據(jù)上面的流程圖，由于有 8個(gè)選手故選用74IS148 8-3譯碼器，同時(shí)含有 使能輸入段用于鎖存，并且含有使能輸出端用于反饋。數(shù)碼管譯碼器選用74IS48 七段譯碼器，用裁判來控制清零端 BI/RBO,另外由于74IS148鎖存后AO, A1, A2, GS輸出端全部變成高電平，會影響數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)，所以需要鎖存器來保 持輸出數(shù)據(jù)不改變，由此想到用 RS鎖存器來保持?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)R=S=O時(shí)狀態(tài)保持， 數(shù)據(jù)不會改變。最后數(shù)碼管選用七段共陰極數(shù)碼管以配合74IS48。因此得出以下電路圖，自我設(shè)

5、計(jì)電路圖如圖2-2所示。J®3W5 rlL_J«jlAMQFtl牙聊 ( 一/Q圖2-2分析說明由于選手1的輸出數(shù)據(jù)是0,而當(dāng)74IS148輸入0的時(shí)候，輸出端AO A1、 A2的輸出電位不會改變，所以我們對選手1采用的是強(qiáng)制置一法，直接將選手一通過高電平接到數(shù)碼管譯碼器的 BI/RBO端 和反饋端。74IS148的使能輸入端 EI是低電平有效，當(dāng)EI為高電平時(shí)，會使輸出端 AO A1、A2全部為高電平， 所以裁判清零端必須是清零時(shí)，接低電平，開始可以不接，這樣也同時(shí)滿足了 74IS48的滅燈輸入，當(dāng)BI/RBO為高電平時(shí)輸入數(shù)據(jù)，為低電平時(shí)清零，即屏幕 變黑，這樣完成了裁

6、判的功能，裁判左邊要接一個(gè)電阻防止裁判懸空時(shí)電路短路， 但是這樣之后在運(yùn)用裁判功能時(shí)，如果裁判未動(dòng)而選手擅自將撥下去的開關(guān)撥起 來就會使裁判開始行使功能時(shí)產(chǎn)生高阻態(tài)，進(jìn)而阻止電路的運(yùn)行，所以裁判未拔起開關(guān)時(shí)，選手不能動(dòng)開關(guān)。參照74IS148功能表，其輸出電位與74IS48的輸出是相反的，由此想到利用反相器，但是這樣就不具有保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能，由此想 到利用74IS279芯片，由4個(gè)RS觸發(fā)器組成，并且其輸入都是 R非和S非，當(dāng) R=S=（時(shí)，就可以起到保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能，當(dāng) R=S=1時(shí)，輸出端Q為1正好起到反 相的功能，同時(shí)解決反相以及保持?jǐn)?shù)據(jù)的問題， 由于74IS148時(shí)低電平輸入，所 以選手采

7、用低電平輸入，右接電阻保持電位防止短路，運(yùn)用 74IS279 將 74IS148 的GS輸出端接在上面后，根據(jù)真值表，GS初始是高電平，然后在信號輸入時(shí)會 變成低電平，由此使Q輸出變成高電平正好起到反饋鎖存的作用。根據(jù)分析說明，完成上述電路圖。原理說明首先是各個(gè)選手對應(yīng)的號碼 0、1、2、3、4、5、6、7，每個(gè)選手所站的位 置為 SW1、SW、2 SW3、SW4、SW5、 SW6、SW7。裁判的清零端是置于低電平， 開始是將開關(guān)置于下方， 當(dāng)宣布比賽開始時(shí)， 裁判 將開關(guān)置于下方， 開始搶答， 這時(shí)選手按下?lián)尨鸢粹o， 例如第一次是六號先按下 搶答按鈕，這時(shí)74IS148的6號輸入端會變成低電

8、平，然后輸出端 A1、A2會由 高電平變成低電平，GS也會由高電平變成低電平，由此第一個(gè)，第三個(gè)，第四 個(gè)RS觸發(fā)器的R非和S非輸入端都會變成低電平，輸出端 Q為高電平，所以 74IS48的輸入端C、B BI/RBO就會變成高電平，根據(jù)74ls48真值表，輸出6同 時(shí)由于第一個(gè)右端輸出高電平，故74IS148的使能端EI以及RS觸發(fā)器的R端會 變成高電平，另外由于EI端變成高電平，其輸出端A0 A1、A2都會變成高電平， 所以R非和S非都變成高電平，由此保持?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鎖存功能，其他選手輸入無 效，并且自己無法反悔，裁判清零，使BI/RBO輸入端以及EI輸入端均變成低電 平，選手拔起開關(guān)，搶答器

9、可再次工作。2.2.2 方案 2（小組設(shè)計(jì)方案）小組設(shè)計(jì)方案如圖 2-3 所示圖2-3上述設(shè)計(jì)方案是利用D鎖存器，利用與非門將輸出端連接做鎖存信號，利用LE端變成低電平阻止選手信號的輸入，從而起到鎖存的作用，裁判清零會使LE變成高電平，恢復(fù)電路功能。2.3方案比較小組方案明顯優(yōu)于自己設(shè)計(jì)的方案，小組方案實(shí)現(xiàn)的功能更為強(qiáng)大和便捷，更有利于搶答的實(shí)現(xiàn)，另外小組方案均使用的彈簧開關(guān)， 符合搶答器的風(fēng)格，自 己設(shè)計(jì)的方案也能實(shí)現(xiàn)要求的功能， 基本完成功能，但布線較為繁瑣，小組方案 布線較為簡單，易懂直觀，一定程度上降低了錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率。三、器件選擇3.1電阻電阻均選用10K的電阻3.2 74LS148

10、321 功能表74LS148功能表如表3-1所示InputsOutputsEl01234567A2 Al AOGS EOHXXXXXXXXH H HH HLHHHHHHHHH H HH LLXXXXXXXLL L LL HLXXXXXXLHL L HL HLXXXXXLHHL H LL HLXXXXLHHHL H HL HLXXXLHHHHH L LL HLXXLHHHHHH L HL HLXLHHHHHHH H LL HLLHHHHHHHH M HL H表3-1管腳圖74LS148管腳圖如圖3-1所示功能介紹圖3-1該芯片為16腳芯片，EI為使能輸入端，低電平有效，EI為高電平時(shí)，輸出 全為

11、高電平，GS為使能輸出端，只有EI為低電平并且滿足0到7有低電平輸入 時(shí)，GS才有低電平輸出，才能滿足電路要求。3.3 74IS279管腳圖74LS279管腳圖如圖3-2所示*CC <53fl 3QiS1911S2葦 DWMGHD圖3-2功能表74LS279功能表如表3-2所示表3-23、功能介紹這次設(shè)計(jì)用到其中兩個(gè)，R非等于S非等于低電平時(shí)輸出為高電平，R非等 于S非等于高電平時(shí)，保持?jǐn)?shù)據(jù)。3.4 74LS48管腳圖74LS48管腳圖如圖3-3所示3LT B1OC rbT13n10T5u圖3-3342功能表74LS48功能表如表3-3所示decimal :FUUCTICMIMTUHOU

12、TWTtnotecflne bABkCtH0幣HLL LL HHHHHMHL1啊XLL LHHLHLLLL2HXLIl HLHHMLKHLHiHXLL HH |hHHHHJ,4"hMLH ' LLN'LHHLLHH0HXLH LHHHLHHLHH9HXLM斛LHLLHHHHH7HXLM HHHM!Hl LLLI1tXHL LLHHHHHHHMfHXHL LHMHHHJLMH10HXML HL 'MI LLLHHlHItHXHLHH 1HMLL12HXHM LLH! LHLLLHH13XHM ILHHHtLHL1414HXHMMLMLLLHHHHIk,M .XH

13、M f*化H LLLb百aiX1 ' 'MXM XXLr LIJLkLL3RftlHLLL LLLLLLILLL3LTLXXK XXHHHHHMHM1!1表3-3功能介紹譯碼器，本設(shè)計(jì)中由于使用的是共陰極數(shù)碼管，需要高電平輸出的譯碼器, 所以使用74LS48優(yōu)先譯碼器。四、部分電路設(shè)計(jì)4.1 搶答電路 搶答器電路如圖 4-1 所示圖4-1由選手開關(guān)和74ls148芯片構(gòu)成，作為選手的輸入端，用于選手搶答，將搶 答信號輸入到鎖存電路。4.2鎖存電路鎖存電路如圖4-2所示圖4-2由74IS148芯片和74IS279芯片構(gòu)成，74ls279將74ls148輸入的信號做轉(zhuǎn) 換與反饋實(shí)現(xiàn)

14、鎖存功能。4.3輸出顯示電路輸出顯示電路如圖4-3所示本電路由74IS48和共陰極數(shù)碼管組成，用于顯示搶答選手的號碼，便于分 別。五、調(diào)試與檢測5.1、調(diào)試中故障及解決辦法第一次連完電路，電路無法顯示 0，原因是0號選手的低電平輸入并不會改 變輸出電平，后改用強(qiáng)制置0法，成功輸出0。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)裁判按下開始鍵后，選手如果連續(xù)將開關(guān)閉合在開啟，裁判端會由 于高阻態(tài)而出現(xiàn)電平不能被確定，所以只有裁判先清零，才能保證下一次的運(yùn)行5.2、調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果按照上述方案解決問題后，連出正確的電路圖，根據(jù)正確的操作方法可以得 到預(yù)期的結(jié)果六、仿真操作步驟及使用說明用 proteus 仿真軟件進(jìn)行仿真， 將原件

15、擺放好， 按照圖示電路連接好， 首先 裁判置于開始端，然后選手搶答，輸出數(shù)據(jù)，能得到預(yù)期結(jié)果，說明仿真成功， 沒有出現(xiàn)問題，仿真電路圖如圖 6-1 所示砂KT.-iSWi|SW1C*>srji砂護(hù)T i.WU?SV.P1.-圖6-1結(jié)束語通過這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步深化了對數(shù)電、模電的學(xué)習(xí)以及理解，同時(shí)在實(shí) 驗(yàn)中也對各種芯片有了新的了解，認(rèn)識了更多的芯片，也學(xué)會了運(yùn)用更多的芯片， 這些必將有利于今后的學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過本次設(shè)計(jì)，自己的動(dòng)手能力也有了很大 的提升，從設(shè)計(jì)電路圖到仿真到實(shí)物連接， 從思考到動(dòng)手，從芯片的認(rèn)識到連接 電路圖到仿真軟件的應(yīng)用，在本次設(shè)計(jì)后，我對這些都有了全新的認(rèn)識，對電路 圖的理解以及仿真軟件的應(yīng)用都上升到了一個(gè)新的高度，在大家的一起努力下， 完成了電路圖的設(shè)計(jì)與仿真，也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作能力以及大家的動(dòng)手能力， 在團(tuán) 隊(duì)合作中，我們團(tuán)隊(duì)的凝聚力也在逐漸變強(qiáng)， 大家的距離在縮短。雖然自己的設(shè) 計(jì)不太成功，但是，通過這次課程設(shè)計(jì)，我找到了很多自己的不足，也學(xué)會了很 多，總結(jié)了很多。總之，通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)會了很多也提升了很多，不僅是學(xué)習(xí) 上的，還有生活上的，這次課程設(shè)計(jì)，獲益匪淺。參考文獻(xiàn)1】周惠朝 . 常用電子元件及典型應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社， 20052】康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ) - 數(shù)字部分