四路搶答器課程設計報告畢業(yè)資料

四路搶答器設計實驗報告信息科學技術學院自動化*班****

四路搶答器設計實驗報告一、設計任務：1、鞏固和加深對電子電路基本知識的理解，提高綜合運用本課程所學知識的能力。2、養(yǎng)成根據(jù)設計需要選學參考書籍，查閱相關手冊、圖表和文獻資料的自學能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設計計算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法。4、學會簡單電路的實驗調(diào)試和性能指標的測試方法，提高學生動手能力和進行數(shù)字電子電路實驗的基本技能。二、技術指標搶答器是一種具有優(yōu)先輸出的電子電路。它的基本功能是，在四組參賽的情況下，首先搶答者發(fā)出搶答信號，此時其他參賽組的搶答電路即失去控制作用。在優(yōu)先搶答者解除搶答信號后，電路才自動恢復到各組又可均等搶答的狀態(tài)中。1、設計一個可供4人進行的搶答器。2、系統(tǒng)設置復位按鈕，按動后，重新開始搶答。3、搶答器開始時數(shù)碼管無顯示，選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。搶答后顯示優(yōu)先搶答者序號，同時發(fā)出音響。并且不出現(xiàn)其他搶答者的序號，這樣其它選手無法再搶答，達到搶答目的。4、搶答器具有定時搶答功能，本搶答器的時間設定為10秒，當主持人啟動“開始”開關后，定時器開始減計。5、設定的搶答時間內(nèi)，選手可以搶答，這時定時器開始工作，顯示器上顯示選手的號碼和搶答時間。并保持到主持人按復位鍵。6、當設定的時間一到，而無人搶答時，本題報廢，選手們無法再搶答，同時揚聲器報警發(fā)出聲音，定時器上顯示0。三、元件清單：器件型號數(shù)量器件型號數(shù)量二極管10BQ0152七段譯碼器74LS482電阻52進制計數(shù)器74LS1611電阻20k1四D觸發(fā)器74LS1751電阻1M1同步雙時鐘加/減計數(shù)器74LS1921電阻48k25552反向器74LS041四輸入或門40721二輸入與門74LS082電容10n1三輸入與門74LS112電容0.01F1四輸入與門74LS211電容1uF1開關5共陽七段數(shù)碼管7SEG-COM-CATHODE2四、電路框圖如下：搶答按鈕搶答按鈕七段數(shù)碼管顯示譯碼電路搶答七段數(shù)碼管顯示譯碼電路搶答控制電路七段數(shù)碼七段數(shù)碼管顯示主持人控制開關廢題計時電路廢題計時電路蜂鳴器報警蜂鳴器報警報警電路報警電路1）智能搶答器

總體方框圖如上圖所示。其工作原理為：接通電源后，主持人將K0撥到"清除"狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器不顯示；主持人用開關K0清零，宣布"開始"并按下K0狀態(tài)開關搶答器工作。定時器計時。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關。具體操作如下：在主持人宣布開始并按下K0，K1、K2、K3、K4四個組參與搶答。當有搶答者首先按下?lián)尨痖_關時，顯示相應的序號并伴有聲響,同時，搶答器不再接收其它組的搶答干擾。顯示搶答者組號。在限定時間9秒后無人搶答時，該題作廢，用聲響提示，并顯示順計時的時間。五．總電路圖如下（附錄）：六、單元電路的設計1、搶答部分電路該電路完成的功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；工作過程：當主持人表示開始作答時，按下復位鍵即清零。當有選手搶答時，通過顯示電路顯示組號，及報警電路發(fā)出聲響。其中，74LS175起到鎖存作用,74LS48起到譯碼作用。2.七段數(shù)碼管顯示電路此電路是通過74LS48譯碼，將所搶答組號顯示在七段數(shù)碼管上。通過以下原理實現(xiàn)：字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，驅(qū)動電流為幾十毫安。圖5-2是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS48譯碼驅(qū)動器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。圖3-3（a）是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時，公陰極接地，7個陽極a,b,c,d,e,f,g由相應的BCD七段譯碼器來驅(qū)動，如圖3-3（b）所示。（a）引線圖（b）七段字形組合情況圖3-3共陰式LED數(shù)碼管的原理圖和驅(qū)動電路圖3-3(c)七段LED數(shù)碼管（2）74LS48是輸出高電平有效的中規(guī)模集成BCD七段顯示譯碼驅(qū)動器，它的真值表見表下圖所示數(shù)或功能輸入輸出A3A2A1A0abcdefg01100001111111011×00011011000021×00101110110131×00111111100141×01001011001151×01011101101161×01101001111171×01111111000081×10001111111191×100111110011滅燈××××××00000000滅零10000000000000試燈0×××××1111111174LS48的輸入端是四位二進制信號(8421BCD碼)，a、b、c、d、e、f、g是七段譯碼器的輸出驅(qū)動信號，高電平有效?？芍苯域?qū)動共陰極七段數(shù)碼管，是使能端，起輔助控制作用。（3）使能端的作用如下：a是試燈輸入端，當=0，=1時，不管其它輸入是什么狀態(tài)，a~g七段全亮；b滅燈輸入，當=0，不論其它輸入狀態(tài)如何，a~g均為0，顯示管熄滅；c動態(tài)滅零輸入，當=1，=0時，如果=0000時，a~g均為各段熄滅；d動態(tài)滅零輸出，它與滅燈輸入共用一個引出端。當=0或=0且=1，=0000時，輸出才為0。片間與配合，可用于熄滅多位數(shù)字前后所不需要顯示的零。設計中有三處要用到顯示器的，倒計顯示按照順序接線就可以了，讓1、3路相與后接入7448A0端，2、3路相與后接入A1端，而4直接接入A2端。讓A3端懸空。這樣就可以實現(xiàn)邏輯功能的轉(zhuǎn)換。3、廢題計時電路本電路通過555做多諧振蕩器，74LS192計數(shù)器計數(shù)和BCD七段譯碼器74LS48（其輸出是驅(qū)動七段字形的七個信號），實現(xiàn)計時廢題功能，當主持人宣布開始答題時，計數(shù)器順時計數(shù)，若無人搶答，計數(shù)器計到零時，通過報警電路發(fā)出聲響。該題作廢。（1）通過定時器555接成多諧振蕩器，工作原理：其基本工作原理如下：多諧振蕩器有兩個暫態(tài)。假設當電源接通后，電路處于某一暫穩(wěn)態(tài)，電容C上電壓UC略低于時，UO輸出高電平，V1截止，電源UCC通過R1、R2給電容C充電。隨著充電的進行UC逐漸增高，但只要，輸出電壓UO就一直保持高電平不變，這就是第一個暫穩(wěn)態(tài)。當電容C上的電壓UC略微超過時(即U6和U2均大于等于時)，RS觸發(fā)器置0，使輸出電壓UO從原來的高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即UO=0，V1導通飽和，此時電容C通過R2和V1放電。隨著電容C放電，UC下降，但只要，UO就一直保持低電平不變，這就是第二個暫穩(wěn)態(tài)。當UC下降到略微低于時，RS觸發(fā)器置1，電路輸出又變?yōu)閁O=1，V1截止，電容C再次充電，又重復上述過程，電路輸出便得到周期性的矩形脈沖。振蕩周期計算為：=1（秒）內(nèi)部管腳圖如下：圖5-4-1555定時器內(nèi)部框圖圖5-4-1555定時器引腳排列真值表5-4-2如下：輸入輸出RDVI1VI2VOTD狀態(tài)0′′低導通1>2VCC/3>VCC/3低導通1<2VCC/3>VCC/3不變不變1<2VCC/3<VCC/3高截止1>2VCC/3<VCC/3高截止外部管腳圖：（2）字符顯示原理同上。電路圖如下4、報警電路該電路通過555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)報警功能。如下圖所示電路中，七、問題及解決1、由總電路可以看到，本次課程設計的接線十分之多，因為在接線時要十分細心，如果不小心就會接錯。在實驗設計實體連接的過程中，每一步都小心翼翼地做。一條線接錯或者一條線在過程中不小心被動到，都有可能讓整個電路沒有反應，所以每一步都必須要小心，沒有人希望重新連接一次，器件和線路實在是多，最好能夠先把電路劃分清晰，就是盡量明顯的把個各塊獨立的電路組成部分分開得明顯些，這樣就算接錯了也可以大概檢查各塊輸出就知道哪里出問題，減少檢查的范圍和數(shù)量，更省時省力。2、555脈沖源時應該用LED燈作顯示，測試脈沖信號輸出輸入情況，電阻在接入前要測試保證其可以正常工作。最好就是把輸出接在LED燈上，一直接線，。一直觀察它的燈亮情況，直到它會正常閃爍為止。說明脈沖源正常工作。3.仿真測試必須與實際相符，可以保證測試出來的是正確的結果，測試正確之后便可以無后顧之憂地做電路圖，讓設計更加順利。不宜在此工作花費太多時間容易影響接下來的設計。八、心得體會：通過這次的課程設計，讓我看到了自己知識掌握的的程度，發(fā)現(xiàn)基礎薄弱，但通過對此次課程設計加深了對相關知識的理解，對相關器件的實際使用有了更深一步的認識。1.在做電路設計之前，大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量時間去做的，了解芯片的引腳和功能，然后是電路圖的設計，在電腦上模仿以及修改，仿真，這是一個相當費時間的工作。但當正確的測試結果出來時，確實非常讓人有成就感。2、在連接實物電路時，要注意分步完成電路，而不是將所有一起接起來。結果當把線接好時，不知道哪里出錯，不工作了。由于線接得比較多，人也亂了，很難檢查錯誤。調(diào)試后發(fā)現(xiàn)，實際電路中