搶答器課程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程名稱:數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目:四人搶答器院 系:電子信息與電氣工程系 學(xué)生姓名:馮 陽學(xué) 號(hào): 200802050025 專業(yè)班級(jí): 08通信工程 1班指導(dǎo)教師:李紅安 王鵬 高素玲 2010年 5月 28日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 四人搶答器摘 要利用我們所學(xué)的數(shù)字集成器件組成一個(gè)簡(jiǎn)易四人搶答器。要求各組之 間有四組輸入,互鎖功能,即有一組搶答后,其他組不能再搶答。每組搶 答后具有獨(dú)立的燈光指示,并設(shè)有主持人復(fù)位功能。用 74LS175N 實(shí)現(xiàn)電路 的四人搶答功能,在計(jì)時(shí)方面則有 74LS192N 及 74LS247N 來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的 倒計(jì)時(shí)。選擇器件并畫出

2、電路接線圖,對(duì)電路進(jìn)行理論設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞555計(jì)時(shí)器; 計(jì)時(shí)(10秒 第一搶答者 預(yù)置數(shù) 仿真目 錄1. 設(shè)計(jì)背景 1 1.1了解數(shù)字電路系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí) 11.2課程設(shè)計(jì)的必要性 12. 設(shè)計(jì)方案 1 2.1任務(wù)分析 12.2方案論證 13. 方案實(shí)施 1 3.1 框圖的設(shè)計(jì)及原理圖的理論設(shè)計(jì) 2 3.2電路仿真 2 3.3 PCB 制作 33.4 安裝與調(diào)試 34. 結(jié)果與結(jié)論 35. 收獲與致謝 46. 參考文獻(xiàn) 47. 附件 5 7.1電路原理圖 5 7.2元器件清單 5 7.3 PCB布線圖 61. 設(shè)計(jì)背景1.1了解數(shù)字電路系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)數(shù)字電路系統(tǒng)一般包括輸入電路、控制電路、輸出電路

3、、時(shí)鐘電路和電源等。在設(shè) 計(jì)輸入電路時(shí),必須首先了解輸入信號(hào)的性質(zhì),接口的條件,以設(shè)計(jì)合適的輸入接口電 路。注意元件各個(gè)引腳的功能以及各個(gè)所用器件的真值表,以便更好的設(shè)計(jì)電路。 1.2課程設(shè)計(jì)的必要性通過數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程的學(xué)習(xí),積累了一些搶答器方面的知識(shí),很有必 要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證強(qiáng)化這些理論知識(shí),做到學(xué)以致用,動(dòng)手動(dòng)腦并行,為以后更好的學(xué) 習(xí)奠定基礎(chǔ)。2. 設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析要實(shí)現(xiàn)搶答器的任務(wù)要求,首先要有 555定時(shí)器產(chǎn)生 10秒的脈沖信號(hào)以便實(shí)現(xiàn)倒 計(jì)時(shí) 10秒。用 74LS175N 實(shí)現(xiàn)電路的四人搶答功能,在計(jì)時(shí)方面則有 74LS192N 及 74LS247N 來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的倒

4、計(jì)時(shí)。2.2方案論證時(shí)鐘脈沖電路用 555定時(shí)器接成多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)。搶答電路用邊緣觸發(fā)器 74LS175N 與部分反相器實(shí)現(xiàn)跳變促使觸發(fā)器工作, 實(shí)現(xiàn)搶答電路。 用 LED 亮燈表明第一 搶答者。3. 方案實(shí)施3.1 系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)及原理圖的理論設(shè)計(jì)單元電路設(shè)計(jì)的拆解 :1搶答器電路參考電路如圖所示。 該電路完成兩個(gè)功能:一是 分辨出選手按鍵的先后,并鎖存優(yōu)先搶答者,同時(shí)對(duì)應(yīng)該選手的 LED 燈亮;二是禁止其 他選手按鍵操作無效。 工作過程:開關(guān) J5置于 清除 端時(shí), 74ls175是脈沖觸發(fā)器, CLR 和 CLK 均為0,4個(gè)觸發(fā)器輸出置0,當(dāng)開關(guān) J5置于 開始 時(shí),搶答器處于等待工

5、作 狀態(tài), 當(dāng)有選手按鍵如 J1, 74ls175的 CLK 從 “ 0” 跳到 “ 1” , 觸發(fā)器開始工作, 74ls175右邊 Q1輸出為“ 1” ,對(duì)應(yīng) LED 燈亮同時(shí)由于 CLK 一直為“ 1”不會(huì)跳變,所以其他選手 按鍵無效。 圖 1 搶答電路2 倒計(jì)時(shí)電路:由節(jié)目主持人設(shè)定一次搶答的時(shí)間,通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置,計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減 計(jì) 數(shù) 器74LS192進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) , 具 體 電 路 如 圖2所 示 。 圖 2 倒計(jì)時(shí)電路3.2電路仿真其工作原理為:接通電源后,主持人將開關(guān) J5撥到 清除 狀態(tài),搶答器處于禁止?fàn)?/p>

6、 態(tài),編號(hào)顯示器滅燈,定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間;主持人將開關(guān)置于“開始 狀態(tài),宣布 開始 搶答器工作。定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí),選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí),搶答器完成,第一搶 答者編號(hào)顯示 , 當(dāng)一輪搶答之后,定時(shí)器停止、禁止其他搶答、定時(shí)器顯示零。如果再 次搶答須由主持人再次操作。 圖 3 仿真電路3.3 PCB制作學(xué)習(xí) DXP 軟件的基本操作,多加練習(xí)并且嘗試著在 DXP 上作出電路原理圖。檢查原 理圖正確后導(dǎo)入 pcb 中,布線時(shí)按要求線寬 0.5mm ,線和電源線適當(dāng)寬些為 8mm ,孔徑:外徑 1.6mm ,內(nèi)徑 0.8mm ,打孔直徑為 1.4mm ,焊盤直徑 2mm 。在經(jīng)過指導(dǎo)老師的檢查無 誤后

7、,經(jīng)打印電路圖后,開始制作電路板,在老師配置好酸液后,把附有電路圖的板房 之其中腐蝕,待板的正反面顏色差不多時(shí),取出 PCB 板,擦拭干凈后,開始打孔。打孔 時(shí)要二個(gè)人配合,注意勿誤打,錯(cuò)打。3.4 安裝與調(diào)試制好板后,結(jié)合 DXP 上的原理圖連接 PCB 板,先連接背面的紅線,在對(duì)照原理圖先 安裝底座, 在安裝各個(gè)器件, 安好元器件后再焊接。 焊接好電路板后, 開始調(diào)試, 勵(lì)源, 在老師的幫助下檢驗(yàn)電路板的工作狀態(tài),檢查搶答器的全部功能的要求。4. 結(jié)果與結(jié)論結(jié)果是基本還算圓滿結(jié)束吧,仿真成功后緊接著制板都很順利,由于開關(guān)的選擇封 裝不對(duì),很遺憾最后調(diào)試沒能達(dá)到所有的要求,但真正學(xué)到了很多課

8、本上無法學(xué)到的知 識(shí)。電路優(yōu)點(diǎn):整體比較簡(jiǎn)潔,避免了選加時(shí)鐘脈沖來觸發(fā) 74ls175n 而是選用反相器 及開關(guān)來實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器的上升沿。 電路缺點(diǎn) :電路需要每搶答一次, 主持人都要置一次 “開 始”和“清零” 。操作比較繁瑣。通過此次課程設(shè)計(jì),我進(jìn)一步加深了對(duì)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的認(rèn)知與理解,掌握了四 人搶答器電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。學(xué)會(huì)了熟練運(yùn)用仿真軟件 multisim , PCB 板設(shè) 計(jì)軟件 Altium Designer。培養(yǎng)了獨(dú)立思考、分析、解決問題的能力,并培養(yǎng)了我們的 動(dòng)手能力。此次課程設(shè)計(jì)圓滿完成,但也存在不足。比如元件封裝的選取,忘記了放 Header 。電源、接地線的寬度

9、,打孔的孔徑等等,都是在數(shù)次修改以后才得出正確的結(jié) 論。5. 收獲與致謝通過這次課程設(shè)計(jì),加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中, 我總共想過兩個(gè)方案,另一個(gè)方案是用時(shí)鐘脈沖實(shí)現(xiàn) CLK 的跳變,原理圖和仿真還都能 實(shí)現(xiàn),但是實(shí)際制作中要實(shí)現(xiàn)有些困難,所以有重新設(shè)計(jì)了原理圖,這次真的很鍛煉我 的獨(dú)立思考與動(dòng)手能力。課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng), 平時(shí)看課本時(shí), 有時(shí)問題老是弄不懂, 做完課程設(shè)計(jì),那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功 時(shí)看課本,這次看了,下次就忘了,主要是因?yàn)闆]有動(dòng)手實(shí)踐過吧!所以這次的課程設(shè) 計(jì),對(duì)我真是受益匪淺啊!二周的努力

10、,在老師和同學(xué)的幫助下,基本完成了設(shè)計(jì)要求。這次課程設(shè)計(jì)也使充 分認(rèn)識(shí)到了自學(xué)的重要性,以及學(xué)以致用的道理,也體會(huì)到很多自己完成一件事 , 成功 解決困難的樂趣。最后衷心地感謝學(xué)院給我們這次實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì), 衷心地感謝老師們的悉心指導(dǎo)和同學(xué) 們的大力幫助。6. 參考文獻(xiàn)1 閻 石 主編 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) (第五版清華大學(xué)電子學(xué)教研組 編 高等教 育出版社 普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 20052邱關(guān)源 羅先覺 電路 (第五版高等教育出版社 普通高等教育“十五”國(guó) 家級(jí) 規(guī)劃教材 20063數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程系 編7. 附件7.1 電路原理圖 DXP上原理圖7.2元器件清單1. 集成電路:74LS175 1片; 74LS247 1片; 74LS192 1片; 74LS00 1片; 74LS04 1片; 555定時(shí)器 1片; 排針 1片2. 電 阻: 1K 2只 100 8只3. 電 容: 470uf 1只 10nf 1只4. 其 他 : LED燈 4個(gè) 開關(guān) 5個(gè) 共陽極數(shù)碼管 Dpy blue ca 1個(gè) 焊錫、導(dǎo)線若干 指導(dǎo)教師評(píng)語： 指導(dǎo)教師評(píng)語： 課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)： 課程設(shè)計(jì)其它環(huán)節(jié)成績(jī)： ，占總成績(jī)比例