利用74LS175制作的八路搶答器

...wd......wd......wd...電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目名稱：八路搶答器設(shè)計(jì)姓名：專業(yè)：班級(jí)學(xué)號(hào)：同組人：指導(dǎo)教師：南昌航空大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2008年06月26日摘要在市場(chǎng)上可能有很多的八路數(shù)顯智力競(jìng)賽搶答器，但是本論文將提供一種新的八路數(shù)顯智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)方案，設(shè)置復(fù)位標(biāo)志位便于區(qū)分不同原因引發(fā)的復(fù)位,作為一種新技術(shù)被越來越多的新型單片機(jī)所采納。但本論文中的八路數(shù)顯智力競(jìng)賽搶答器只是利用到最根本的復(fù)位方式。經(jīng)過考慮我們選擇了74LS175芯片做八路搶答器。它的俗名是4D觸發(fā)器。選擇它是因?yàn)樗哂蠨觸發(fā)器的性質(zhì)，有存儲(chǔ)功能。本設(shè)計(jì)主要考慮了該芯片經(jīng)CP脈沖，在不同的情況下對(duì)它有維持阻塞作用。在設(shè)計(jì)方案中。要設(shè)計(jì)八路搶答器，我們就選擇了兩個(gè)784LS175的芯片，因?yàn)槊總€(gè)芯片有四路。本搶答器擁有復(fù)位清零作用。并且有數(shù)碼管顯示選手的號(hào)碼。方便。關(guān)鍵字：I.搶答器…II.維持阻塞…III.存儲(chǔ)功能，IV優(yōu)先編碼。目錄摘要…………….……..….2.前言…………………….....4搶答器的概述………………..…51.1設(shè)計(jì)要求……….51.2搶答器的用途及要求…………......5第二章電路設(shè)計(jì)原理及單元模塊…………………..…52.174LS175的功能表內(nèi)部構(gòu)造及管腳圖………....52.2完成搶答器的置位及指示電路及其原理………..72.3阻塞電路及其原理…………….….92.4時(shí)鐘脈沖的控制及其原理……….112.5電路設(shè)計(jì)總原理圖………………12第三章安裝與調(diào)試……………………133.1電路的安裝調(diào)試…………………133.2電路的測(cè)試……………................13第四章實(shí)驗(yàn)結(jié)論………14參考文獻(xiàn)…………………15附錄………………….…..15前言智力競(jìng)賽是一種能鍛煉人的頭腦開發(fā)人的IQ的一種群眾化游戲，也起到娛樂的作用。現(xiàn)在智力競(jìng)賽越來越被多數(shù)人喜愛和娛樂，像中央衛(wèi)視的三星智力快車、金蘋果、幸運(yùn)50等等多檔智力競(jìng)賽節(jié)目都擁有大批的忠實(shí)觀眾。而且國(guó)內(nèi)外各地電視臺(tái)、工廠、學(xué)校等單位也會(huì)常常舉辦類似的智力競(jìng)賽活動(dòng)，然而智力競(jìng)賽搶答器是必要設(shè)備。

在以前沒有搶答器的時(shí)候，人們就舉手來搶答。這樣就不能夠準(zhǔn)確的判斷哪個(gè)首先舉手。因此產(chǎn)生矛盾。然后出現(xiàn)了一些機(jī)械似的搶答器，但是準(zhǔn)確度都不高，而且又太貴，現(xiàn)在用的是電子產(chǎn)品，準(zhǔn)確度大大的提高了，而且有的可調(diào)準(zhǔn)確度。74LS175四D觸發(fā)器進(jìn)展改良，從而設(shè)計(jì)出了本次實(shí)驗(yàn)的不露搶答器。本次設(shè)計(jì)包括三局部組成I：置位及指示電路，II阻塞電路，III時(shí)鐘脈沖源。在沒有CP脈沖的情況下可以自己制作CP脈沖，而且準(zhǔn)確性可以調(diào)到非常非常準(zhǔn)確，擴(kuò)展空間非常廣，可以是八路，十幾路，甚至幾十路，幾百路搶答，其變化莫測(cè)。而且所用設(shè)備簡(jiǎn)單，儀器少，本錢少，能力大等特點(diǎn)。工作原理簡(jiǎn)單、清晰，明了，很適合初學(xué)者使用。第一章?lián)尨鹌鞲攀?.1搶答器的設(shè)計(jì)要求利用數(shù)字電路設(shè)計(jì)——八路搶答器，要求允許八路參加，并具有鎖定功能，用LED實(shí)現(xiàn)最先搶答的隊(duì)號(hào)碼，系統(tǒng)設(shè)置外部清零鍵，按動(dòng)清零鍵，LED顯示器自動(dòng)清零滅燈。1.2搶答器的用途及要求在我們玩游戲或者參加活動(dòng)的時(shí)候，我們經(jīng)常碰到搶答的問題，因此我們就用到了搶答器來解決這個(gè)問題，搶答器要求我們?cè)诙鄶?shù)人搶答的情況下，通過搶答器來判斷誰先搶答，誰先按鈕，以此而到達(dá)公平的原則。因此我們?cè)谧鰮尨鹌鞯臅r(shí)候，我們就要設(shè)計(jì)出能判別誰先搶到的功能，所設(shè)電路模塊如下示意圖八路搶答器的置位及指示電路八路搶答器的置位及指示電路阻塞電路時(shí)鐘脈沖控制及其原理八路搶答器圖1.2八路搶答器模塊化第二章電路設(shè)計(jì)原理及單元模塊2.174LS175的功能表內(nèi)部構(gòu)造及管腳圖74LS175的內(nèi)部構(gòu)造，和管腳圖和其功能表如下圖2.1〔1〕74SL175內(nèi)部構(gòu)造和管腳圖其中RD復(fù)位〔清0端〕接地，D1，D2，D3，D4分別是輸入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分別位輸出端。CP是脈沖輸入端。圖2.1〔2〕74LS175的功能表L代表低電平，H代表高電平2.2、完成搶答的置位及指示電路因?yàn)?4LS175是由四個(gè)D觸發(fā)器組成的，所以他具有D觸發(fā)器的存儲(chǔ)龔能，功能也差不多。圖2.2搶答器的置位及指示電路該電路采用四D觸發(fā)器74LS175作為搶答器置位及指示燈驅(qū)動(dòng)器，它具有異步置0端CLR和時(shí)鐘脈沖端CP。k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8。為八路搶答器開關(guān)，分別由八個(gè)搶答者控制，S是復(fù)位鍵〔清0端〕D1-D8分別是觸發(fā)器的置位數(shù)據(jù)輸入端，Q1到Q8分別是數(shù)據(jù)輸出端，還有LED顯示是那位先搶到。由主持人宣布搶答開場(chǎng)時(shí)，主持人按下S鍵。74LS175的輸出Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8全部為0.此時(shí)LED不亮。宣布搶答開場(chǎng)后，參賽者按下?lián)尨鹌鳎藭r(shí)開關(guān)K與+5V點(diǎn)位接觸，對(duì)應(yīng)的四觸發(fā)器的輸入就為“1〞當(dāng)有CP脈沖上升沿到來時(shí)是四D觸發(fā)器的輸出置位“1〞狀態(tài)，此時(shí)高電平驅(qū)動(dòng)器LED顯示亮。此時(shí)只要有CP脈沖上升沿送入，有幾個(gè)開關(guān)按下，就有幾個(gè)燈被點(diǎn)亮，所以我們則需要改良，我們?yōu)榱孙@而易見，我們用了LED數(shù)碼管。通過13個(gè)二極管。把選手之間的關(guān)系完全隔膜起來，使之不相互影響。二極管正向?qū)?，反向截止，就是用了這個(gè)功能，把它們接到4D觸發(fā)器的輸出端。這樣就可以在LED上顯而易見的看到是那位選手首先按下開關(guān)。不過，當(dāng)有很多位按下時(shí)，只有有CP脈沖的上升沿脈沖不斷進(jìn)入的4D觸發(fā)器，則會(huì)出錯(cuò)。因此要改良。那么怎樣控制CP脈沖。因此就我們?cè)O(shè)計(jì)了個(gè)阻塞電路。2.3阻塞電路有人搶答后，電路應(yīng)該不再承受其他搶答信號(hào)，后搶答者無效，電路應(yīng)該鎖住其他7為搶答者的電路，其阻塞電路如以下列圖。圖2.3阻塞電路F2可以用雙4輸入與非門74LS20，與非門3為CP脈沖的閘門開關(guān)。當(dāng)無人搶答，且Q1,Q2，Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8。全部為“0”,1到8都為1，在通過兩個(gè)四與非門則變成了0，然后再把兩者與非，就變成了1，在通過它與ＣＰ脈沖與非，這樣ＣＰ脈沖就送到４Ｄ觸發(fā)器使之工作。當(dāng)主持人宣布搶答開場(chǎng)后。首先作出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對(duì)應(yīng)的Ｑ變成１，使得LED數(shù)碼管顯示出該組成員的號(hào)碼。同時(shí)對(duì)應(yīng)的變成0，通過4與非門從而把1送出。再分別經(jīng)過非門，然后把2個(gè)通過非門的值經(jīng)過二與非門此時(shí)值變?yōu)?.在把該值通過一個(gè)非門從而變成了0，而0與CP脈沖經(jīng)過與非就變成了一個(gè)恒定值了，所以此時(shí)沒有上升沿的時(shí)鐘了，所以再連接74LS175.從而鎖定了該電路。由于該過程非常短暫，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人的大腦的反響時(shí)間，所以首先搶答者按到鍵則立即鎖定，其他人就被鎖住了，因此到達(dá)搶答的功能，當(dāng)主持人按下復(fù)位鍵時(shí)，根據(jù)四D觸發(fā)器的功能表知道，它的輸出全都變成0了，以此從而又會(huì)變成有CP脈沖經(jīng)過四D觸發(fā)器，搶答者又可以重新?lián)尨鹆恕?.4時(shí)鐘脈沖該脈沖源用于為4D觸發(fā)器提供連續(xù)的出發(fā)脈沖，由于實(shí)驗(yàn)室有條件，則不需要CP脈沖的發(fā)生器，但可以調(diào)節(jié)CP脈沖的頻率，頻率越高，則該八路搶答器準(zhǔn)確度越高，在實(shí)驗(yàn)室我們選擇了1MHZ。從而使得該八路搶答器的準(zhǔn)確度極高，有條件還可以換成別的更高頻率。所以該設(shè)備有者無窮的改良前景，隨著科學(xué)的開展，它可以變得非常非常準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)該電路所需要的儀器非常簡(jiǎn)單，而且廉價(jià)，儀器也少。本錢非常低，有很高的商業(yè)價(jià)值，具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，不會(huì)淘汰，制造起來也非常簡(jiǎn)單，方便。因?yàn)樗梢圆粩嗟母?，使用起來也非常方便。符合了現(xiàn)在的市場(chǎng)要求和經(jīng)濟(jì)效益。2.5電路設(shè)計(jì)總原理圖在經(jīng)過思考和比照之后，設(shè)計(jì)出了如圖4.5〔1〕所示的八路搶答器電路：圖4.5〔1〕八路搶答器總設(shè)計(jì)圖3.1調(diào)試過程用數(shù)字萬用表測(cè)試完所有電線，初步完成設(shè)計(jì)電路的連接后，開場(chǎng)進(jìn)展調(diào)試：3.2測(cè)試結(jié)果按照電路設(shè)計(jì)圖〔圖4.5〔1〕〕將所有的器件連接入電路，此時(shí)使CP脈沖指向最大1MHZ。此時(shí)則準(zhǔn)確到0.000001S。檢查無誤后接通電源開場(chǎng)進(jìn)展測(cè)試：測(cè)試設(shè)計(jì)電路是否會(huì)使得八路搶答器按下多路，而只顯示其中最快按下的那路號(hào)碼。開關(guān)開場(chǎng)都是打向低電平，同時(shí)按下多路開關(guān)，使其指向高電平，數(shù)碼管上符合最開場(chǎng)指向高電平的那組編號(hào)。而且如果首先按下一個(gè)開關(guān)的話，數(shù)碼管上就顯示該路編號(hào)，再按下其他任意一組或幾組都沒有反響，因此符合搶答器的要求，只能顯示一組的編號(hào)。測(cè)試設(shè)計(jì)電路的是否有清0鍵，在前面〔1〕的根基上，數(shù)碼管顯示了按下開關(guān)的編號(hào)，此時(shí)，把開關(guān)都指向低電平，此時(shí)數(shù)碼管上還是顯示首先按下的那路編號(hào)，此時(shí)按下清0鍵，數(shù)碼管上則沒有顯示號(hào)碼了，變成0了，說明電路完全正確。通過上面2個(gè)測(cè)試，可以得出本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)電路是準(zhǔn)確的，而且在實(shí)驗(yàn)過程中電路的搭建也是正確的。第四章結(jié)論在這次的數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)中，成功地，僅利用了四D觸發(fā)器具有存儲(chǔ)功能，從而到達(dá)了保證八路搶答器的目的。使得有記憶功能，并對(duì)該電路有清“0〞功能。這種八路搶答器的組成原理簡(jiǎn)單易懂，只要知道D觸發(fā)器的功能，就能利用4D觸發(fā)器，兩個(gè)就變成了八D觸發(fā)器，從而組成八路搶答器，如果想要變成12路的話，則需要3個(gè)74LS175原件也就是3個(gè)4D觸發(fā)器，所以此項(xiàng)搶答器具有無限升級(jí)的空間。具有相關(guān)根基知識(shí)的人都可以按照電路設(shè)計(jì)圖進(jìn)展該八路搶答器的組建；而且構(gòu)造這種八路搶答器的原件根本屬于常用零件，所需數(shù)量也比擬少，也就是說，組合一個(gè)這樣的八路搶答器所需的本錢比擬低而且耗時(shí)比擬少，再者，按電路圖誰都會(huì)做八路搶答器，但是如果要設(shè)計(jì)的話，就比擬難了，所以這對(duì)與廠家來所可以說得上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，只有廠家才能制作出來。物美價(jià)廉，符合了現(xiàn)在的市場(chǎng)要求和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)[1]李煥英。數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程.北京科學(xué)出版社2006[2]王國(guó)強(qiáng)，蔣艷紅.現(xiàn)代數(shù)字邏輯電路試驗(yàn)指導(dǎo).電子工業(yè)出版社.2003.6[3]毛法堯.數(shù)字邏輯高等教育出版社.2008[4]趙珂彭嵩.電子技術(shù)實(shí)踐〔三〕脈沖與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.南昌航空大學(xué)電子信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中心.2008.[5]南新志，劉計(jì)訓(xùn).模擬電路與數(shù)字電路.北京經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社.2000附錄四D觸發(fā)