8人聲光顯示智力搶答器

本文格式為Word版，下載可任意編輯——8人聲光顯示智力搶答器課題：8人聲光顯示智力搶答器

一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、設(shè)計(jì)任務(wù)

完成一個(gè)能進(jìn)行8人在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搶答判斷的控制電路設(shè)計(jì)。2、設(shè)計(jì)目的

該電路是常用于智力競賽中搶答判斷的電路，是進(jìn)行判斷哪一個(gè)預(yù)定狀態(tài)優(yōu)先發(fā)生的電路。對于該電路的設(shè)計(jì)，可以綜合應(yīng)用數(shù)字電路中組合規(guī)律與時(shí)序電路的基本知識，進(jìn)一步把握各類觸發(fā)器、門電路的工作原理與使用要點(diǎn)，學(xué)會分析數(shù)字電路在調(diào)試過程中出現(xiàn)的各種問題。

3、設(shè)計(jì)要求

（1）在主持人表示搶答開始時(shí)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，如規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有人搶答，表示時(shí)間已到，蜂鳴器發(fā)聲輸出，計(jì)時(shí)器保持不動(dòng)。

（2）在主持人示意搶答開始后，計(jì)時(shí)時(shí)間未到時(shí)，只要有人搶答，即可顯示搶答者的號碼（數(shù)碼管顯示），并同時(shí)封鎖其他搶答者的搶答信號。

（3）在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)只要有人搶答，計(jì)時(shí)器中止，顯示從開始搶答到有人搶答所經(jīng)過的時(shí)間。

（4）只有主持人的操作，將電路復(fù)位后，方可終止上一次的搶

答，為下一次的搶答做好準(zhǔn)備。

（5）搶答的規(guī)定時(shí)間為8（本人學(xué)號）秒。二、設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的比較與選定1、封存信號方案：

利用74175的上升沿觸發(fā)器。當(dāng)有輸入信號的時(shí)候，利用對應(yīng)端輸出的低電平將CP脈沖封鎖，從而封鎖了其它信號。選用此方案最正確。

2、計(jì)數(shù)器方案：

電路的計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)存在加法計(jì)數(shù)和減法計(jì)數(shù)兩種方案。其中可選74LS160，其為一個(gè)8421編碼的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，同步置數(shù)，異步（低電平）清零，而74LS190為單時(shí)鐘十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，異步置數(shù)，但沒有專用的清零輸入端，這樣會使主持人開關(guān)復(fù)位電路繁雜。因此計(jì)數(shù)器選擇74LS160。

3、優(yōu)先編碼器方案：

74147是10線-4線BCD碼優(yōu)先編碼器，其編碼輸入為I1~I9，而74148是8線-3線優(yōu)先編碼器，其編碼輸入為I0~I7，由于8人搶答器的選手編號從1到8，沒有0號，所以優(yōu)先編碼器選用74147.

三、系統(tǒng)方案框圖及實(shí)現(xiàn)方法1、系統(tǒng)方案框圖

搶答開關(guān)鎖存器優(yōu)先編碼電路譯碼電路顯示電路主持人控制開關(guān)控制電路脈沖產(chǎn)生電路定時(shí)電路譯碼電路顯示電路

圖1系統(tǒng)方案框圖

2、實(shí)現(xiàn)方法

（1）用Max+plusII軟件先畫出電路圖；

（2）用Max+plusII軟件對繪好的圖形文件進(jìn)行編譯和仿真，觀測其仿真波形，看其波形是否滿足設(shè)計(jì)的規(guī)律。

（3）以上兩步通過后，用EDA6000對其輸入、輸出端鎖定管腳；（4）連接到試驗(yàn)箱，將編號的程序下載到試驗(yàn)箱，在硬件中進(jìn)行仿真；

（5）觀測實(shí)際工作狀況。四、單元電路的設(shè)計(jì)1、搶答單元的設(shè)計(jì)（1）搶答單元電路的功能：

①判斷選手按鍵順序的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者信號，將首先

搶答者的進(jìn)行編碼，并將編碼信號送至譯碼顯示電路

②有人搶答后，從譯碼輸出端采集一低電平通過與原時(shí)鐘端相與送至鎖存器的時(shí)鐘CLK端，使鎖存器的時(shí)鐘端始終為低電平，鎖存器不工作，保持狀態(tài)，使其他選手的按鍵操作無效。

（2）搶答單元電路選用的元件：①74175

其芯片引腳及功能表如圖2所示。

圖2（a）74175的引腳圖

圖2（b）74175的功能表

②74147

74147是十六進(jìn)制優(yōu)先編碼器。編碼器在同一時(shí)刻只允許對一個(gè)信號進(jìn)行編碼，否則輸出的代碼會出現(xiàn)混亂。其芯片引腳及功能表如圖3所示。

圖3（a）74147的引腳圖

圖3（b）74147的功能表

3、試驗(yàn)效果圖

（1）規(guī)定時(shí)間內(nèi)無人搶答

如圖11所示，計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)到8秒，隨即中止，同時(shí)下排綠燈亮提醒主持人無人搶答。主持人便可按下開關(guān)，開始下一輪搶答。

圖11無人搶答時(shí)的試驗(yàn)效果圖

2）規(guī)定時(shí)間內(nèi)有人搶答

如圖12所示，在7秒時(shí)，7號選手最先搶答。數(shù)碼管顯示該選手的號碼。

圖127號選手在7第秒搶答時(shí)的效果圖

六、課題中遇到的問題及解決方法

1、鎖管腳時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些管腳序號在MAX+plusII和EDA6000無法對應(yīng)。

解決方法：經(jīng)過老師提醒，發(fā)現(xiàn)在EDA6000中有些管腳號已經(jīng)被賦予某些特定功能，在鎖管腳時(shí)應(yīng)注意盡量避免沖突。

2、下載到試驗(yàn)箱后，輕觸各個(gè)搶答開關(guān)，計(jì)時(shí)不中止，選手顯示仍為“0〞。

解決方法：排除試驗(yàn)儀器及設(shè)計(jì)電路的錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)選用的開關(guān)是上升沿觸發(fā)器，需長按該開關(guān)，才能有效。且所用的CLK頻率較低，需適當(dāng)調(diào)高該頻率，10Hz為宜。

3、由于該8人搶答電路需8個(gè)搶答輸入端和一個(gè)主持人輸入端，故共需9個(gè)輸入端，而在試驗(yàn)箱上一共只有8個(gè)輸入端，其中主持人必需用一個(gè)，所以實(shí)際電路中只有7人搶答，即將其中一人的輸入信號置低電位，在圖中即將H輸入端接地。

七、心得體會

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行〞。此次課程設(shè)計(jì)使我找到了理論與實(shí)踐的最正確結(jié)合點(diǎn)。平日我們只注意理論學(xué)習(xí)，忽視了實(shí)踐環(huán)節(jié)，往往在實(shí)際應(yīng)用中不會靈活運(yùn)用。通過這次課程設(shè)計(jì)，緊湊結(jié)合書本中的理論，在實(shí)踐中檢驗(yàn)自己的知識和水平。原來理論上模糊和印象不深的地方得到了補(bǔ)償，加深了對基本原理的理解和消化，所學(xué)的理論知識得到穩(wěn)定和提高。

實(shí)習(xí)是一次用自己的眼和耳去感受環(huán)境的機(jī)遇，大學(xué)生的實(shí)習(xí)階段就是理論用于實(shí)踐，并接受實(shí)踐檢驗(yàn)的過程，也是我們自我提升自我完善的過程。

為期一周的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)很短暫，但我們的收獲是全面的，感受是豐富的，讓我受益匪淺。對數(shù)字電路的專業(yè)知識以及兩個(gè)課程設(shè)計(jì)的操作軟件：MAX+plusII和EDA6000，也有了更為詳盡、深刻、全面的了解；收獲了大量經(jīng)驗(yàn)；對知識的應(yīng)用能力有了大大地提高；把握的技巧已不再局限于課堂、書本。

這次課程設(shè)計(jì)的課題，也與我們的生活緊湊相關(guān)，當(dāng)理論與實(shí)際相結(jié)合，就能更加激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。盡管在這個(gè)過程中遇到了不少

困難和條件的限制，但當(dāng)看到最終的試驗(yàn)效果時(shí)，一切都是值得的。

我希望在今后都能充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，積極投入到每一項(xiàng)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)中去。我會更加虛心學(xué)習(xí)，經(jīng)常吸取教訓(xùn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高自己的能力。

心得體會

在設(shè)計(jì)