六路搶答器課程設計

1、<p>　　數字電子技術課程設計</p><p>　　設計題目：六路搶答器的設計</p><p><b>　　姓名：</b></p><p><b>　　學院：</b></p><p><b>　　專業(yè)：</b></p><p><b&g

2、t;　　班級：</b></p><p><b>　　學號：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、實驗目的3</b></p><p><b>　　二、設計及原理3</b></p>&

3、lt;p>　　2.1 總體方案設計3</p><p>　　2.1.1 設計要求3</p><p>　　2.1.2 設計思路3</p><p>　　2.1.3 總電路框圖..............................................................................................

4、................4</p><p>　　2.2 各模塊設計方案及原理4</p><p>　　2.2.1 搶答電路4</p><p>　　2.2.2 倒計時電路7</p><p>　　2.2.3 報警電路............................................................

5、......................................................9</p><p><b>　　四、電路仿真10</b></p><p>　　4.1 倒計時電路10</p><p>　　4.2 搶答電路11</p><p>　　4.3 計時鎖定..............

6、............................................................................................................12</p><p>　　五、實驗結果及分析13</p><p><b>　　六、心得體會13</b></p><p><

7、;b>　　附錄14</b></p><p>　　1元器件清單.14</p><p>　　2. 總電路圖15</p><p>　　3主要參考文獻16</p><p><b>　　一、實驗目的</b></p><p>　　通過八路數字搶答器的設計實驗，要求學生回顧所學數字電子

8、技術的基礎理論和基礎實驗，掌握組合電路、時序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設計方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、觸發(fā)器、計數器、單脈沖觸發(fā)器、555電路、譯碼/驅動電路的應用方法，熟悉掌握時序電路的設計方法。達到數字實驗課程大綱所要求掌握的基本內容。</p><p><b>　　二、設計及原理</b></p><p>　　2.1.1 設計要求</p>

9、<p>　　1．搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽。</p><p>　　2．設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制 開關S，該開關由主持人控制。</p><p>　　3．搶答器具有鎖存與顯示功能。</p><p>　　4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人定。</p><p>　　5.參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時

10、器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。</p><p>　　2.1.2 設計思路</p><p>　?、俦绢}的根本任務是準確判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應

11、立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號應該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。</p><p>　　②當電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。</p><p>　?、墼谥鞒秩藳]有按下開始搶答按鈕前，參賽者的搶答開關無效；當主持人按下開始搶答按鈕后，開始進行30秒倒計時，此時，若有組別搶，顯

12、示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當計時時間到，仍無組別搶答，則計時指示燈滅表示“時間已到”，主持人清零后開始新一輪搶答</p><p>　　2.1.3 總電路框圖</p><p>　　圖 2-1總電路框圖</p><p>　　2.2 各模塊設計方案及原理</p><p>　　2.2.1 搶答電路</p><p&

13、gt;　　此部分電路主要完成的功能是實現6路選手搶答并進行鎖存，同時有相應發(fā)光二極管點亮和數碼顯示。</p><p>　　使用優(yōu)先編碼器 74LS48 和鎖存器 74LS279 來完成。該電路主要完成兩個功能：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（顯示電路采用七段數字數碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關S 置于"清除"端時，R

14、S 觸發(fā)器的 R、S 端均為0，4 個觸發(fā)器輸出置0，使74LS279 的優(yōu)先編碼工作標志端＝ 0，使之處于工作狀態(tài)。當開關S 置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS279 的輸出經RS 鎖存后，CTR=1,RBO =1, 七段顯示電路74LS279 處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經譯碼顯示為“5”。此外，CTR ＝</p><p>　　

15、1，使74LS279 優(yōu)先編碼工作標志端＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。 </p><p>　　當按鍵松開即按下時，74LS279 的 此時由于仍為CTR＝1，使優(yōu)先編碼工作標志端＝1， 5 所以74LS279 仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。只要有一組選手先按下搶答器，就會將編碼器鎖死，不再對其他組進行編碼。通過74LS48譯碼器使搶答組別數字顯示0-7。如有再次搶

16、答需由主持人將S 開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。</p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p>　　圖 2-2 搶答模塊原理圖</p><p>　　表2-3 74LS279優(yōu)先編碼器功能表</p><p>　　二進制譯碼器是將輸入的二進制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對應輸出信號的電路。也稱

17、為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有2n個，當然可譯出2n個輸出信號。</p><p>　　顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅動七段字形的七個信號，常見產品型號有74LS48、74LS47等。</p><p>　　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，數字萬用表等顯示器都是顯示分段式數字。而LED數

18、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，驅動電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數碼管的引線圖和顯示數字情況。74LS47譯碼驅動器輸出是低電平有效，所以配接的數碼管須采用共陽極接法；而74LS48譯碼驅動器輸出是高電平有效，所以，配接的數碼管須采用共陰極接法。數碼管常用型號有BS201、BS202等。</p><p>　　2.2.2倒計時電路</p>

19、;<p>　　圖 2-5 倒計時模塊原理圖</p><p>　　該部分主要由555 定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192 減法計數電路、74LS48 譯碼電路和 2 個 8段數碼管即相關電路組成。完成的功能是當主持人按下開始搶答按鈕后，進行30s倒計時，到0s時倒計時指示燈亮。當有人搶答時，計時停止。兩塊74LS192 實現減法計數，通過譯碼電路 74LS48 顯示到數碼管上，其

20、時鐘信號由時鐘產生電路提供。74LS192 的預置數控制端實現預置數時間，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數器開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時， 輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。</p><p>　　74LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號

21、并把它譯碼 顯示在數碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設定功能，本設計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設定為30秒。555芯片完成產生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數端為低電位，處于初始狀態(tài)，數碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完

22、成十進制的倒記時功能。當有人搶答后1Q的輸出為1，經過非門后變?yōu)?，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時，左邊的芯片產生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數碼管顯示為00。</p><p>　　二進制譯碼器是將輸入的二進制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對應輸出信號的電路。也稱為變量譯碼器。若輸入端有n位，代碼組合就有2n個，當然可譯出2n個輸出信號。</p&g

23、t;<p>　　顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅動七段字形的七個信號，常見產品型號有74LS48、74LS47等。</p><p>　　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，數字萬用表等顯示器都是顯示分段式數字。而LED數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，

24、驅動電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數碼管的引線圖和顯示數字情況。74LS47譯碼驅動器輸出是低電平有效，所以配接的數碼管須采用共陽極接法；而74LS48譯碼驅動器輸出是高電平有效，所以，配接的數碼管須采用共陰極接法。數碼管常用型號有BS201、BS202等。圖1-4（a）是共陰式LED數碼管的原理圖，使用時，公陰極接地，7個陽極a~g由相應的BCD七段譯碼器來驅動。 </p><p><b>　　

25、3.2.3報警電路</b></p><p><b>　　圖2-6 報警電路</b></p><p>　　報警電路由74LS74D來將信號轉化為報警器的聲音。</p><p><b>　　三、電路仿真及分析</b></p><p>　　接通電源，主持人調節(jié)好開關，倒計時開關打到20秒端，倒

26、計時數碼管顯示20。主持人撥動開關后，倒計時電路開始從20秒倒數，6路觸點開關處于待命狀態(tài)。</p><p>　　圖 3-1 倒計時狀態(tài)</p><p>　　若有選手按下所在開關（搶答），搶答電路顯示選手所在編碼（A～F），倒計時電路停止計時。同時其他選手所在的開關被鎖定，搶答無效。</p><p>　　圖 3-2 搶答電路仿真</p><p

27、>　　如果30秒倒計時結束后仍無人搶答，倒計時電路鎖定為00，搶答不再有效。</p><p>　　這時只需主持人重新將開關打到預置段，整個電路全部回到初態(tài)。準備進行下一輪搶答.</p><p>　　圖 3-3 計時鎖定</p><p><b>　　五.實驗結果分析</b></p><p>　?、賹嶒災軠蚀_判斷出第一

28、搶答者的信號并將其鎖存。實現這一功能可選擇使用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號應該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效。</p><p>　?、诋旊娐沸纬傻谝粨尨鹦盘栔?，用編碼、譯碼及數碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示出組別。</p><p>　　③在主持人沒有按下開始搶答按鈕前，參賽者的

29、搶答開關無效；當主持人按下開始搶答按鈕后，開始進行30秒倒計時，此時，若有組別搶，顯示該組別并使搶答指示燈亮表示“已有人搶答”；當計時時間到，仍無組別搶答，則計時指示燈滅表示“時間已到”，主持人清零后開始新一輪搶答。、</p><p><b>　　六．心得體會</b></p><p>　　課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識，發(fā)現提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的

30、重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程，從理論到實踐的過程中，學到了很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書上所沒有的知識。更是通過設計熟練掌握了multisim和protel99se的使用。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合還是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的知識與實踐結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。</p><

31、p>　　在整個電路的設計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細節(jié)設計上，在多種方案的選擇中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在通多次對電路的改進，上機仿真，終于使整個電路可穩(wěn)定工作。設計過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當煩瑣，</p><p>　　有時花很長時間設計出來的電路還是需要重做，那時心中未免有點灰心，有時還特別想放棄，此時更加需要靜下心，

32、查找原因。設計思路是最重要的，只要設計思路是成功的，那設計已經成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。</p><p>　　設計單元電路階段，這個階段可以說是考察數電書本知識的階段。所有的設計方法還有步驟在數電書上都有，而且還有例題。這個階段遇到的主要問題就是以前的知識忘記不少，所以做設計的時候要常隨手翻閱課本，等于是做了幾道數電作業(yè)題。這個階段的難度也不

33、是很大，一般翻課本就可以找到答案并解決問題。</p><p>　　通過這次的課程設計，知識上不但有了重要的收獲，精神上的豐收更加可喜。明白了學無止境的道理，當然最后的成功是自己很有成就感。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　3.2元器件清單</b></p><p>

34、;<b>　　總電路圖</b></p><p><b>　　4-1總電路圖</b></p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　《數字電子技術》（第三版）</p><p><b>　　《電路CAD講義》</b></p>