數(shù)電課程設(shè)計(jì)四路搶答器

課程設(shè)計(jì)說明書（小初號(hào)字距4磅黑體加黑居中）課程名稱：數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：四路搶答器 學(xué)生姓名：李時(shí)川專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：11-2學(xué)號(hào)：18指導(dǎo)教師：楊艷日期：2013年3月29日四路搶答器設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)四組參賽的智力競賽搶答器基本要求：（1）當(dāng)某臺(tái)參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，由數(shù)碼管顯示該臺(tái)編號(hào)并伴有聲響。此時(shí)，搶答器不再接收其他輸入信號(hào)。（2）電路具有定時(shí)功能。要求回答問題的時(shí)間≤30秒（顯示為29~00），時(shí)間顯示采用倒計(jì)時(shí)方式。當(dāng)達(dá)到限定時(shí)間時(shí)，發(fā)出聲響提示。（3）具有計(jì)分功能。每組參賽者起始分為100分，搶答后由主持人計(jì)分，答對(duì)1次加10分，否則減去10分（4）在復(fù)位狀態(tài)下臺(tái)號(hào)數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。提高要求：（5）答題時(shí)間還剩5s時(shí)，每秒發(fā)出提示聲音。二、方案設(shè)計(jì)與論證搶答器的基本工作原理：當(dāng)主持人按下“開關(guān)”按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號(hào)顯示在電子顯示管上并該選手桌上的發(fā)光二極管亮燈。此后選手輸入被鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號(hào)顯示處不作任何顯示。然后主持人就按下計(jì)時(shí)開關(guān)，選手開始作答，作答的時(shí)間少于30秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而且通過顯示屏把時(shí)間顯示出來。當(dāng)選手作答僅剩5秒時(shí)，開始通過喇叭響來做提示。如果到了顯示“00”時(shí)，計(jì)時(shí)器不再進(jìn)行倒數(shù)而停留在“00”狀態(tài)。此時(shí)選手仍沒有作答成功，則主持人會(huì)對(duì)該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計(jì)分器顯示出來。每位選手初始分?jǐn)?shù)為100分，加減分每次10分。之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題。原理框架圖主持人主持人選手搶答聲音提示記分器控制電路定時(shí)電路顯示時(shí)間封鎖電路編碼器臺(tái)號(hào)顯示方案一、對(duì)照上面原理框架圖，各個(gè)主要的部分選用對(duì)應(yīng)功能的芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案二、對(duì)照框架圖，選用各種邏輯站以及相關(guān)的邏輯函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，編號(hào)進(jìn)直接把鎖存器的輸出轉(zhuǎn)化8421BCD碼，并通過邏輯函數(shù)表達(dá)式的方式輸入到顯示譯碼器中讓其顯示出來。通過比較可以得出方案一更可行，理由在于芯片組上集成的功能要強(qiáng)大些，且用的元器件的數(shù)目會(huì)相對(duì)少一些這樣會(huì)更美觀而且不容易出錯(cuò)。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算Ⅰ、搶答電路設(shè)計(jì)思路1.開關(guān)模擬搶答按鈕，開關(guān)閉合表示搶答，斷開表示不搶答，每次搶答完必須斷開，為了防止有人在第一次搶答的過程中忘記將開關(guān)斷開，導(dǎo)致第二次當(dāng)主持人復(fù)位的瞬間將搶答成功，特別在開關(guān)與觸發(fā)器之間并聯(lián)蜂鳴器，當(dāng)開關(guān)沒有斷開蜂鳴器便一直會(huì)響；2.兩個(gè)雙D觸發(fā)器，當(dāng)有人按下?lián)尨鸢粹o之后，其他人無法搶答3.發(fā)光二極管陰極分別接觸發(fā)器的Q非端，陽極接VCC。4.顯示編號(hào)的電路 當(dāng)有選手按下了開關(guān)后，快的那個(gè)選手的編號(hào)可以被輸出并記憶起來送到74148和數(shù)碼管組成的顯示臺(tái)號(hào)電路中去顯示出選手編號(hào)。Ⅱ、30秒倒計(jì)時(shí)電路兩個(gè)模十計(jì)數(shù)器組成30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器在比賽規(guī)則里，要求選手的答題時(shí)間不能超到30秒，因此必須要有一個(gè)定時(shí)電路，這個(gè)電路可以設(shè)計(jì)成30進(jìn)制加法器，但是更多的情況下，為了直觀的原因我們采用的是30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。如果選手能在30秒里答對(duì)，則算答題成功，否則為失敗。而且在最后的5秒鐘伴有響聲做為提示，當(dāng)時(shí)最后到達(dá)00時(shí)，響聲也會(huì)停止。為了實(shí)現(xiàn)30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，采用了74192芯片，它具有加減法功能，是同步10進(jìn)制的。74LS192（54/74194）兩個(gè)引腳圖管腳及功能表如下：74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：

（a）引腳排列

(b)邏輯符號(hào)圖中：為置數(shù)端，為加計(jì)數(shù)端，為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端，Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。其功能表如下：

輸入

輸出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0

1

×

×

×××××0000

0

0×

×dcbadcba

0

1

1××××

加計(jì)數(shù)

0

1

1

××××

減計(jì)數(shù)定時(shí)器電路如上上圖用兩塊74192來組成30進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，通過置數(shù)法讓一有電源輸入到該電路上，就直接把輸出置為30，差通過數(shù)碼管顯示出來.2.用數(shù)值比較器74LS85檢測第五秒（0000,0101），輸出Y=B端接觸發(fā)器，當(dāng)?shù)谖迕氲絹頃r(shí)送出高電平使D觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作.3.門電路組成檢零電路，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)使整個(gè)倒計(jì)時(shí)電路停止工作，即使蜂鳴器和數(shù)碼管停止工作Ⅲ、記分電路當(dāng)選手作答完后，要根據(jù)選手答題的情況來進(jìn)行加法或減分。而這個(gè)加分減分功能我同樣用了74192，每答對(duì)一題得10分，答錯(cuò)一題減10分，主持人根據(jù)選手答題情況來加減分，每位選手初始分?jǐn)?shù)為100分。這個(gè)電路是通過一個(gè)BUTTON按鈕，按一下會(huì)自動(dòng)的彈上來，這樣確保每一次的按和放都有一次的脈沖輸入，兩個(gè)開關(guān)A.B分別代表加分減分，將開關(guān)的一端接脈沖，另一端接UP或DOWN，然后能過輸出就可以知道當(dāng)前得分四、總電路工作原理及元器件清單由于電路過大，所以將電路分成3部分顯示Ⅰ、搶答電路Ⅱ、30秒倒計(jì)時(shí)電路當(dāng)主持人按下答題開始按鈕，倒計(jì)時(shí)電路開始工作，到第五秒至零秒的時(shí)候會(huì)伴有蜂鳴器提醒聲音，記時(shí)結(jié)束后蜂鳴器和數(shù)碼管都停止工作；Ⅲ、記分電路當(dāng)主持人按下“開關(guān)”按鈕后，選手可以通過按按鈕的快慢來決定由誰來回答，按得快的選手的編號(hào)顯示在電子顯示管上并伴有響聲。此后選手輸入鎖住，如果主持人按下復(fù)位鍵則編號(hào)顯示處不作任何顯示。然后主持人就按計(jì)時(shí)開關(guān)，選手開始作答，作答的時(shí)間少于30秒，以倒數(shù)的方式進(jìn)行，而通過顯示屏把時(shí)間顯示出來。當(dāng)選手作答僅剩5秒時(shí)，開始通過喇叭響來做提示。此時(shí)選手仍沒有作答成功，則主持人會(huì)對(duì)該選手進(jìn)行減分處理，如果在“00”之前作答成功則加分，分?jǐn)?shù)也是通過計(jì)分器顯示出來。之后主持人按下開關(guān)，所有的顯示及工作狀態(tài)回到初始狀態(tài)以便進(jìn)行下一次答題。3．元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量備注U74LS743觸發(fā)器U74LS1481編碼器U74LS852數(shù)值比較器U74LS1924計(jì)數(shù)器UDCD_HEX5數(shù)碼管UBUZZER5蜂鳴器LEDLED4發(fā)光二極管U74LS系列門五、仿真調(diào)試與分析本次設(shè)計(jì)的仿真我采用了Multisim仿真軟件做，主要是感覺本軟件用起來感覺比較簡單，打開仿真開關(guān)，撥動(dòng)復(fù)位按鈕，模擬進(jìn)行搶答，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)搶答按鈕按下之后其他搶答開關(guān)無效，并且伴有發(fā)光二極管發(fā)光，數(shù)碼管顯示相對(duì)應(yīng)臺(tái)號(hào)。當(dāng)此人搶答成功后，30秒倒計(jì)時(shí)電路開始工作，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到5秒時(shí)數(shù)值比較器74LS85送出高電平使D觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作.在這里我一直遇到一個(gè)問題，就是發(fā)現(xiàn)當(dāng)計(jì)時(shí)為00時(shí)，蜂鳴器在此后一直在響，所以添加了檢零電路，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)使整個(gè)倒計(jì)時(shí)電路停止工作。之后就是記分電路，主持人對(duì)選手的答題結(jié)果進(jìn)行加分或減分情況。六、結(jié)論與心得本次課題感覺上還是比較難的，雖然做起來前面比較順，但坐到后面發(fā)現(xiàn)問題很多，修改起來有一定難度，就比如說上文提到的5秒倒計(jì)時(shí)蜂鳴器問題，而且剛開始做仿真時(shí)還忘了用數(shù)碼管顯示選手編號(hào)，很是糾結(jié)?？傮w來說，感覺做的還是不錯(cuò)吧，通過本次設(shè)計(jì)，主要對(duì)對(duì)常用的芯片無論是從功能上，還是構(gòu)造上都在了更深的了解，更重要的是鍛煉了我們的動(dòng)手能力，平時(shí)看書都能看得明白，但是到了仿真的時(shí)候還是會(huì)出現(xiàn)很多的問題，有時(shí)候一個(gè)小失誤致使整個(gè)電路工作狀態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是還是能過一次次的調(diào)試，一次次地去修改最后得出了成品。也學(xué)了一個(gè)新的軟件，這也是很重要的。反正這次課程設(shè)計(jì)收獲也不少，但是如果時(shí)間能夠再充分一點(diǎn)，我相信自己能夠做得更好。七、參考文獻(xiàn)[1]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社[2]孫梅生，李美鶯，徐振英.電子技術(shù)基