數(shù)電課程設(shè)計報告八路搶答器

.PAGE..........專業(yè)..XX學(xué)院HUIZHOUXX學(xué)院HUIZHOUUNIVERSITY"數(shù)字電子技術(shù)根底"——課程設(shè)計項目__八路搶答器__專業(yè)__年級班別__學(xué)號1學(xué)號2學(xué)號3指導(dǎo)教師2012年6月25日前言智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答就是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間，使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生活常識。但是，在這類比賽中，對于誰先誰后搶答，在何時搶答，如何計算答題時間等等問題，假設(shè)是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來解決這些問題。在本次課程設(shè)計中，將主要設(shè)計一個供八人使用的定時搶答器，利用本次設(shè)計出的電路制造成的定時搶答器，即可輕松實現(xiàn)在八個人之間進展的搶答比賽中進展控制，使得這一活動更加趣味、公平。目錄一設(shè)計目的……………4二設(shè)計課題及其技術(shù)要求2.1根本功能……………...……………42.2拓展功能……..……….…………….4三設(shè)計總體思路3.1搶答器的組成框圖….…………53.2具體電路…..…………….…………7〔1〕搶答電路……………7〔2〕定時電路……………………...…….8〔3〕報警電路……….…………….……..9〔4〕時序控制電路……….……….……10〔5〕整機電路………….……………...…11四元件選擇…………….………………12五心得體會………………...….……….13附錄：參考文獻…………………….14一、設(shè)計目的1、穩(wěn)固和加深對電子電路根本知識的理解，提高綜合運用本課程所學(xué)知識的能力。2、培養(yǎng)根據(jù)設(shè)計需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊、圖表和文獻資料的自學(xué)能力。3、通過電路方案的分析、論證和比擬，設(shè)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(shè)計方法。4、學(xué)會簡單電路的實驗調(diào)試和性能指標的測試方法，提高學(xué)生動手能力和進展數(shù)字電子電路實驗的根本技能。二、其技術(shù)要求2.1根本功能如下：設(shè)計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊去參加比賽，他們的編號分別是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。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)碼管燈滅〕和搶答的開場。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開場后，假設(shè)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，同時揚聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，制止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一致保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。2.2拓展功能如下：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30s〕。當節(jié)目主持人啟動"開場〞開關(guān)后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時間0.5s左右。參賽選手在設(shè)定的時間搶答，搶答有效，定時器停頓工作，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。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，并封鎖輸入電路，制止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。三、設(shè)計總體思路3.1搶答器的組成框圖定時搶答器的總體框圖如圖(1)所示，它由主體電路和擴展電路兩局部組成。主體電路完成根本的搶答功能，即開場搶答后，中選手按動搶答鍵時，能顯示選后的編號，同時能封鎖輸入電路，制止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能、圖(1)所示的定時搶答器的工作過程是，接通電源時，節(jié)目主持人將開關(guān)置于"去除〞位置，搶答器處于制止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設(shè)定的時間；當節(jié)目主持人宣布搶答題目后，說一聲"搶答開場〞，同時將控制開關(guān)撥到"開場〞位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)，定時器倒計時；當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)報警，并封鎖輸入電路，制止選手超時后搶答。中選手在定時時間按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進展鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號。揚聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意?？刂齐娐芬獙斎刖幋a電路進展封鎖，防止其他選手再次進展搶答?？刂齐娐芬苟〞r器停頓工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。中選手將問題答復(fù)完畢，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到制止工作狀態(tài)，以便進展下一輪搶答。圖(1)定時搶答器總體框圖3.2具體電路①搶答電路搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如圖(2)所示。其工作原理是，當主持人控制開關(guān)處于"去除〞位置時，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端〔4Q~1Q〕全部為低電平，于是74LS48的=0，顯示燈滅。74LS148的選通輸入端=0,74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不公作。當主持人開關(guān)撥到"開場〞位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端……的輸入信號，當有選手將鍵按下時〔如按下S3〕，74LS148的輸出=010，=0，經(jīng)RS鎖存器侯，CTR=1，=1,74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出"5〞。此外，CTR=1，使74LS148的端為高電平，74LS148處于制止工作狀態(tài)，封鎖了其他按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LS148的為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于制止工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號不會被承受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者答復(fù)完問題后，由主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進展下一輪搶答。圖(2)搶答電路②定時電路節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進展預(yù)置，選用十進制同步加/減計數(shù)器74LS192進展設(shè)計，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖(3)所示，圖(3)可預(yù)置時間的定時電路報警電路由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖(4)所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器震蕩頻率其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作。反之，電路停振。圖(4)報警電路時序控制電路時序控制電路時搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：主持人將控制開關(guān)撥到"開場〞位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停頓工作。當設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停頓工作。根據(jù)上面的功能要求以及圖(2)和圖(3)，設(shè)計的時序控制電路如圖(5)所示。圖中，門G1的作用是控制時鐘信號CP的放行與制止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。圖(5)A的工作原理是，主持人控制開關(guān)從"去除〞位置撥到"開場〞位置時，來自于圖(2)中的74LS279的輸出CTR=0，經(jīng)G2反相，A=1，那么從555輸出端來的時鐘信號CP能夠加到74LS192的時鐘輸入端，定時電路進展遞減計時。同時，在定時時間未到時，來自于圖(3)中74LS192的借位輸出端=1，門G2的輸出=0，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)第一個功能的要求。中選手在定時時間按動搶答鍵時，CTR=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出=1,74LS148處于制止工作狀態(tài)，制止選手進展搶答。同時，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)第三個功能的要求。74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。A 搶答與定時電路的時序控制電路B報警電路的時序控制電路圖(5)時序控制電路整機電路定時搶答器的主體邏輯電路如圖(6)所示。圖(6)定時搶答器的主體邏輯電路四、元件選擇序號元件名稱型號數(shù)量1六門反相器SN74HC04N12雙4輸入與門HD74LS21P134線—七段譯碼器HD74LS48P348線—3線優(yōu)先編碼器SN74HC148N15十進制計數(shù)器CD74HC192E26RS觸發(fā)器SN74LS279AN17555定時器NE555P28單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DM74121N19瓷電容0.1μF210電解電容10μF111電解電容100μF112電阻1KΩ113電阻15KΩ214電阻68KΩ215電阻510Ω4五、心得體會數(shù)電的課程完畢后，接下來的是課程設(shè)計，剛開場時，對工程的選取舉棋不定。因為剛剛接觸數(shù)電時，學(xué)的是邏輯、學(xué)的是芯片，74、74、74……聽到最多的，但很陌生，所以很糾結(jié)工程的選定，經(jīng)小組討論決定，選最接近娛樂生活用的八路搶答器。選定工程后，就開場去摸索所學(xué)的74系列各芯片的相關(guān)設(shè)置與功能。在前幾次課程實驗后，對相關(guān)芯片有所了解，所以就可以很快得開展電路設(shè)計、仿真、調(diào)試……整整用了兩天。由于對電路有所把握，所以在實驗室搭建電路驗收很順利。這次實踐的時機讓我們認識到實踐是檢驗真理的唯一標準，在實際中遇到突發(fā)的情況也能隨機應(yīng)變，即時想出對策，而且能運用周圍的現(xiàn)有的材料改變本來的電路，但不改變原理。雖然整個過程艱辛，但這次的動手時機讓我獲益良多，從實踐能力和意志品質(zhì)方面都有了進一步的提高。確實，學(xué)電子類的靠技術(shù)吃飯，要多動腦，多動手實