八路數(shù)字顯示搶答器的設(shè)計(jì)

1、.目 錄1 實(shí)習(xí)目的與要求.22實(shí)習(xí)內(nèi)容32.1電路設(shè)計(jì). .32.1.1 搶答電路設(shè)計(jì). 32.1.2 定時(shí)電路設(shè)計(jì) . 42.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 52.1.4 時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) . 62.2 整體電路設(shè)計(jì). 62.3 電路的仿真62.3.1 搶答電路的仿真 .7 2.3.2定時(shí)電路的仿真 .8 2.3.3脈沖發(fā)生電路的仿真 . .92.3.4報(bào)警電路的仿真 . .113 心得體會(huì) .11參考文獻(xiàn).12附錄 13附錄a 整體仿真圖13 附錄b 整體圖13精品.1實(shí)習(xí)目的要求 實(shí)習(xí)內(nèi)容本次實(shí)習(xí)的內(nèi)容是獨(dú)立完成一個(gè)八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計(jì)，采用電路仿真設(shè)計(jì)軟件完成競(jìng)賽搶答器電路的設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試，在

2、微機(jī)上仿真實(shí)現(xiàn)數(shù)字式競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)。實(shí)習(xí)具體內(nèi)容為：比賽中為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設(shè)計(jì)的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。同時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)記分、犯規(guī)和獎(jiǎng)懲記錄等多種功能。搶答開關(guān)清零命令主持人組別顯示(數(shù)碼管)組別顯示(led)窄脈沖形成組別鎖定組別信號(hào)鑒別數(shù)字智力競(jìng)賽搶答器(自動(dòng)記分)原理框圖定時(shí)器犯規(guī)電路音頻信號(hào)發(fā)生器預(yù)置記分電路加分(主持人)減分(主持人)預(yù)置記分電路精品.設(shè)計(jì)要求：1、基本部分(1) 搶答器可供八組使用，組別鍵(信)號(hào)可以鎖存；搶答指示用發(fā)光二極管(led)。(2) 記分部分獨(dú)立(不受組別信號(hào)控制)，至少用2位二組數(shù)碼管指示，步

3、進(jìn)有10分、5分兩種選擇，并且具有預(yù)置、遞增、遞減功能。(3) 要求性能可靠、操作簡(jiǎn)便。2、發(fā)揮部分(選做)(1) 增加搶答路數(shù)，數(shù)碼管顯示其組別鍵(信)號(hào)。(2) 自動(dòng)記分(受組別信號(hào)控制)：當(dāng)主持人分別按步進(jìn)得分鍵、遞增鍵或遞減鍵后能夠?qū)⒎种底詣?dòng)累計(jì)在某組記分器上）。(3) 超時(shí)報(bào)警。實(shí)習(xí)任務(wù)要求1、畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說明數(shù)字式競(jìng)賽搶答器由哪些相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間互相聯(lián)系，時(shí)鐘信號(hào)傳輸路徑、方向和頻率變化。并以文字對(duì)原理作輔助說明。2、設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的電路圖，加上原理說明。3、選擇合適的元器件，在仿真軟件上連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路。在連接驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選

4、擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式，在充分電路正確性同時(shí)，輸入信號(hào)和輸出方式要便于電路的仿真、調(diào)試和故障排除。4、在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路的元器件和連接，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行整個(gè)數(shù)字鐘電路的連接驗(yàn)證、仿真、調(diào)試。5、自行接線驗(yàn)證、仿真、調(diào)試，并能檢查和發(fā)現(xiàn)問題，根據(jù)原理、現(xiàn)象和仿真結(jié)果分析問題所在，加以解決。學(xué)生要解決的問題包括元器件選擇、連接和整體設(shè)計(jì)引起的問題。2實(shí)習(xí)內(nèi)容2.1電路設(shè)計(jì)2.1.1 搶答電路設(shè)計(jì)如圖1所示為搶答電路圖。電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148 和鎖存器 74ls297 來完成。該電路主要完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電

5、路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)s置于清除端時(shí)，rs觸發(fā)器的 r、s端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74ls148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)s置于開始時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下s5），74ls148的輸出經(jīng)rs鎖存后，ctr=1,rbo =1,七段顯示電路74ls48處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，ctr1，使74ls148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74ls148的 此時(shí)由于仍為ctr1，使優(yōu)先

6、編碼工作標(biāo)志端1，所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將s開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。精品.圖1 搶答電路圖 2.1.2 定時(shí)電路設(shè)計(jì)如圖2為定時(shí)電路。該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192減法計(jì)數(shù)電路、74ls48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3-1所示。兩塊74ls192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74ls48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間，通過預(yù)置

7、時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管dpy_7-seg 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)， 輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無效。精品.圖2 定時(shí)電路圖2.1.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路圖如圖3所示，其中555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器。其輸出信號(hào)經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。pr為控制信號(hào)，當(dāng)pr為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。精品.圖3 報(bào)警電路圖2.1.4 時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路如圖4所示。若當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)結(jié)束時(shí)依然無人搶答

8、，則bo2輸出低電平，封鎖兩個(gè)與非門，使脈沖信號(hào)不能輸入，計(jì)時(shí)停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無法再搶答。若有一隊(duì)搶答，則ctr輸出高電平，經(jīng)過非門變?yōu)榈碗娖剑怄i兩個(gè)與非門，使脈沖信號(hào)不能輸入，計(jì)時(shí)停止；搶答器輸入使能端被封鎖，無法再搶答。圖4 時(shí)序控制電路2.2 整體電路設(shè)計(jì)整體電路分為搶答電路，定時(shí)電路，報(bào)警電路，脈沖發(fā)生電路。搶答電路完成基本的搶答功能，采用74ls148進(jìn)行編碼，74ls279進(jìn)行鎖存。定時(shí)電路采用74ls192，接成減數(shù)計(jì)數(shù)。報(bào)警電路用555芯片接成多諧振蕩器，它的控制信號(hào)為定時(shí)電路高位片的借位信號(hào)。脈沖發(fā)生電路也用555芯片接成多諧振蕩器，頻率為1hz。整體電路如圖

9、5所示精品.圖5 整體電路圖圖5 整體圖2.3 電路的仿真 2.3.1 搶答電路的仿真此電路在仿真過程中需要注意在七段數(shù)碼管和7448之間加上拉電阻，否則七段數(shù)碼管無法顯示。其他功能滿足要求。開關(guān)接地時(shí)滅燈，開關(guān)打開時(shí)開始搶答。當(dāng)有一隊(duì)搶答后，其他隊(duì)伍搶答無效，滿足設(shè)計(jì)要求。 精品.搶答電路的仿真如圖6所示：圖6 搶答電路仿真圖 2.3.2 定時(shí)電路的仿真開關(guān)閉合時(shí)置數(shù)30，開關(guān)打開時(shí)開始倒數(shù)計(jì)時(shí)，到00后停止，滿足設(shè)計(jì)要求。電路中加入了一個(gè)非門，是為了讓搶答后，計(jì)數(shù)立即停止，不會(huì)因?yàn)槊}沖多計(jì)一個(gè)數(shù)。精品.定時(shí)電路仿真圖如圖7所示：圖7定時(shí)電路仿真圖 2.3.3 脈沖發(fā)生電路的仿真 脈沖發(fā)生電

10、路仿真圖如圖8所示：精品.圖8脈沖發(fā)生電路仿真圖為了便于仿真，我將電阻的參數(shù)改小，以便讓仿真軟件能夠仿真出波形，波形圖如圖9所示：精品.圖9 仿真波形2.3.4 報(bào)警電路的仿真報(bào)警電路的仿真如圖10所示：圖10 報(bào)警電路仿真圖圖中4號(hào)端可以控制報(bào)警電路的開關(guān)，條形管顯示報(bào)警聲的大小。 3心得體會(huì) 一轉(zhuǎn)眼就到了實(shí)訓(xùn)周結(jié)束的時(shí)候了。雖然時(shí)間很短很緊，但是我一直認(rèn)認(rèn)真真去繪圖，思考每一個(gè)細(xì)節(jié)，作圖步驟，哪怕是一個(gè)很小的問題。的確，在精品.學(xué)習(xí)的過程中我遇到了不少的難題，但都在同學(xué)老師的幫助下，一個(gè)個(gè)的被我解決，自己也感到高興。本次的課程設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的數(shù)電知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，既考驗(yàn)了我的知識(shí)掌握程度

11、，也鍛煉了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。設(shè)計(jì)中，我時(shí)常會(huì)遇到一些問題，經(jīng)過查閱資料,請(qǐng)教一些學(xué)長(zhǎng)，都一一解決，在此過程中我學(xué)會(huì)了許多新知識(shí)，對(duì)數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無論是對(duì)設(shè)計(jì)方法的掌握，還是對(duì)仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識(shí)漏洞和動(dòng)本次的課程設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的數(shù)電知識(shí)的一次綜合應(yīng)用，既考驗(yàn)了我的知識(shí)掌握程度，也鍛煉了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力。設(shè)計(jì)中，我時(shí)常會(huì)遇到一些問題，經(jīng)過查閱資料,請(qǐng)教一些學(xué)長(zhǎng)，都一一解決，在此過程中我學(xué)會(huì)了許多新知識(shí)，對(duì)數(shù)電課程的學(xué)習(xí)也更有興趣。雖然此次課程設(shè)計(jì)花費(fèi)了一番功夫，但卻使我收獲了許多。無論是對(duì)設(shè)計(jì)方法的掌握，還是對(duì)仿真軟件的學(xué)習(xí)，都有了一定得提高，同時(shí)，此次課程設(shè)計(jì)也讓我發(fā)現(xiàn)了自身存在的一些知識(shí)漏洞和動(dòng)手能力的缺乏。今后，我將更加努力學(xué)習(xí)數(shù)電課程，進(jìn)一步提高自己手能力的缺乏。今后，我將更加努力學(xué)習(xí)數(shù)電課程，進(jìn)一步提高自己說到感謝就不得不提到在這實(shí)習(xí)過程過給我們指導(dǎo)和幫助的老師，在學(xué)習(xí)過程中，你們孜孜不倦的傳授給我們知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，恨不得我們多知道一點(diǎn)再多懂得一點(diǎn)，那樣敬業(yè)的態(tài)度，讓我們收獲很多。還有一起實(shí)習(xí)的同學(xué)們，也是因?yàn)槟銈儾艜?huì)讓我感覺到實(shí)習(xí)原來也沒那么漫長(zhǎng)和艱辛。通過這次實(shí)習(xí)，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考、勇于克服困難、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，大家互幫互助在其中