數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告2

1、<p><b>　　概述</b></p><p>　　當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器，搶答器在單位學(xué)校的知識競賽中，在各類直播節(jié)目，電視大獎賽，都有著廣泛的應(yīng)用，是調(diào)動現(xiàn)場觀眾參與熱情，提高欄目檔次與可看性，增強(qiáng)欄目互動性，方便欄目創(chuàng)意的有力工具，因此各路搶答器電路被廣泛的應(yīng)用于各種競賽中，是一種很常見的實(shí)用電路。本

2、文的研究目的是通過查找資料，以及自己動手設(shè)計(jì)，自己動手連接電路，并且仿真出結(jié)果的過程，是我們對數(shù)字電子線路的設(shè)計(jì)有一個認(rèn)識了解，并且對所學(xué)的知識有一個復(fù)習(xí)，并且學(xué)會應(yīng)用。五路搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)以及技術(shù)指標(biāo)是可供五名選手參加比賽，還有一個按鈕給主持人用來清零。所以搶答電路由六個開關(guān)組成，其中五個開關(guān)為搶答開關(guān)分別對應(yīng)編號為1-5的選手，另一個開關(guān)是有主持人控制的清零開關(guān)，主持人控制的開關(guān)，可以手動清零復(fù)位。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存的

3、數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來。在主持人將系統(tǒng)清零后，若有參賽者按動按鈕，數(shù)碼管立即顯示出最先動作的選手的編號，其他選手再按下?lián)尨痖_關(guān)為無效。搶答器對搶答選手動作的先后有較強(qiáng)的分辨能力，能分辨出搶答者的先后，即不顯示后動作的選手編號。</p><p><b>　　二、方案論證</b></p><p><b>　　方案一：</b></p>

4、<p>　　方案一工作原理：本電路由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能即開始搶答后，當(dāng)選手按搶答鍵時，能顯示選手編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能。</p><p>　　方案一原理框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 方案一電路的原理框圖</p><p><b>　　方案二：&l

5、t;/b></p><p>　　方案二工作原理：本電路分為三部分：顯示電路，響鈴電路和減法計(jì)時電路。555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路實(shí)現(xiàn)延時控制音響，用74ls192來鎖存輸入信號，直接用信號發(fā)生器給減法計(jì)數(shù)器提供脈沖信號。</p><p>　　方案一原理框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 方案二電路的原理框圖</p><p>　　由上面

6、的原理框圖可以看出方案一的工作原理與方案二的工作原理的基本組成類似。比較兩種設(shè)計(jì)方案，第一種方案采用8個D觸發(fā)器來所存最早輸入的信號，且不受其他后輸入的信號的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，而且方案一與方案二的設(shè)計(jì)電路基本類似，方案二的電路比較直觀，好理解，所以對于本次的數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)，我準(zhǔn)備采用方案二來進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是方案二，較容易實(shí)現(xiàn)且電路不復(fù)雜，且性價比較高。</p>

7、<p><b>　　三、電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.顯示電路</b></p><p>　　顯示電路主要有三個內(nèi)容：選手和主持人開關(guān)，選手按下開關(guān)后要發(fā)光的二極管和現(xiàn)實(shí)選手編號的LED數(shù)碼管。主持人開關(guān)用鍵盤上的空格鍵控制，選手的開關(guān)用鍵盤上對應(yīng)的數(shù)字按鍵1、2、3、4、5來控制，用74ls148優(yōu)先編碼芯片來實(shí)現(xiàn)

8、譯碼功能，用74ls192芯片來實(shí)現(xiàn)鎖存功能，以禁止其他選手搶答，用數(shù)碼管顯示按鍵選手的編號。當(dāng)主持人按下按鍵之后選手才可以搶答，當(dāng)有選手搶答時通過138芯片來分辨出選手編號并將信息傳給192芯片，并且選手對應(yīng)的二極管發(fā)光，192芯片具有鎖存功能，禁止其他選手再搶答，192芯片后接數(shù)碼管顯示選手編號。74ls148芯片的功能表及芯片如表1和圖3所示。74ls192芯片的功能表及芯片如表2和圖4所示。</p><p&g

9、t;　　表1 74LS148功能表</p><p>　　圖3 74ls148芯片 圖4 74ls192芯片</p><p>　　表2 74LS192功能表</p><p>　　顯示電路原理圖如圖5所示</p><p>　　圖5 顯示電路原理圖</p><p><

10、b>　　2.響鈴電路</b></p><p>　　在主持人按下開關(guān)之后，若有選手搶答既有選手按下按鍵，那么搶答信號傳給由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，有單穩(wěn)態(tài)電路控制音響的的發(fā)聲。</p><p>　　響鈴電路如圖6所示。</p><p>　　圖6 響鈴電路原圖</p><p><b>　　3.減法計(jì)時電路</b

11、></p><p>　　在主持人按下開關(guān)之后，選手可以搶答并且同時由192芯片完成置數(shù)功能，并開始倒計(jì)時，192芯片置數(shù)端置數(shù)為二進(jìn)制1001，192芯片的脈沖由信號發(fā)生器直接提供，信號發(fā)生器提供的信號為方波信號。 </p><p>　　減法計(jì)數(shù)電路如圖7所示。</p><p>　　圖7 減法計(jì)時電路原圖</p><p><b&

12、gt;　　四、性能的測試</b></p><p>　　1.響鈴電路555單穩(wěn)態(tài)電路的測試</p><p>　　波形測試如圖8所示。</p><p>　　圖8 555單穩(wěn)態(tài)電路的示波器波圖</p><p>　　2.電路整體性能測試</p><p>　　在主持人按下開關(guān)之后，選手才可以搶答，并且置數(shù)完成，且開

13、始計(jì)時，若有選手搶答，在選手按鍵之后，對應(yīng)選手編號的二極管發(fā)光，響鈴發(fā)出響聲，響鈴時間有555單穩(wěn)態(tài)電路控制，按鍵信號傳給單穩(wěn)態(tài)電路同時通過74ls148優(yōu)先編碼器將信號傳給74ls192，用74ls192芯片實(shí)現(xiàn)鎖存功能禁止其他選手答題并通過數(shù)碼管顯示選手編號一告訴主持人那位選手答題，若計(jì)數(shù)器減到0仍無人答題，則揚(yáng)聲器發(fā)聲。每次搶答結(jié)束，電路都應(yīng)該由主持人清零才能進(jìn)行下一輪的搶答。</p><p>　　電路整體

14、測試圖見附錄 1。</p><p><b>　　五、結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的題目為設(shè)計(jì)一個五路搶答器電路。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)符合任務(wù)書中要求的各項(xiàng)任務(wù)指標(biāo)，即電源輸入電壓為+5V，并且每次只可以有一個號碼被顯示，LED數(shù)碼管顯示的即為搶答成功的參賽者所對應(yīng)的號碼和計(jì)數(shù)器的計(jì)時值。此外，賦予電路的

15、清零功能可以用來來控制搶答的開始與否。電路仿真結(jié)果也同樣符合要求。 本次課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的電路使用的元器件比較常見，并且可以充分地利用所學(xué)的知識，很好的實(shí)現(xiàn)了五路搶答的功能，除此之外，電路設(shè)計(jì)簡單，便于理解和使用。</p><p><b>　　六、性價比</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)所用到的元器件都比較常見，例如優(yōu)先編碼器74LS148，74ls192以及元件

16、74LS04，74LS00等，價格相對便宜，由此可見，本次課程設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的電路的性價比較高。</p><p>　　七、課設(shè)體會及合理化建議</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的完滿成功，是我認(rèn)識到自己的不足，不僅是對知識的不足還有我個人性格的不足。對此，謝謝xx老師的認(rèn)真指導(dǎo)，我會在以后的學(xué)習(xí)中好好學(xué)習(xí)、正確學(xué)習(xí)，真正的是自己學(xué)到知識。</p><p>　　通過本次的

17、課程設(shè)計(jì)，我對數(shù)字電子技術(shù)的相關(guān)知識又有了更深一步的了解，并且學(xué)會了怎樣運(yùn)用所學(xué)的知識。剛剛拿到課程設(shè)計(jì)題目的時候，我就在大腦中勾畫了一個大致的思路，并且通過翻閱一些有關(guān)的書籍，將我的思路具體化。但是連接號電路來仿真的時候，我看到了理論和實(shí)際的差距，在仿真的初期并沒有出現(xiàn)我預(yù)期的結(jié)果，而且多次檢驗(yàn)連接電路均未見起色。后來通過翻閱參考書并且和同學(xué)討論，我解決了仿真過程中遇到的問題，得到了正確的仿真結(jié)果。</p><p&

18、gt;　　通過這次的課程設(shè)計(jì)使我了解到，只掌握理論的知識是不夠的，課堂上的知識僅僅是理論，并且書本太狹隘，我們以后的學(xué)習(xí)不應(yīng)該再局限于書本，必須要把理論和實(shí)際相結(jié)合起來，得讓所學(xué)的知識能在實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用才是做到了學(xué)以致用，才能把所學(xué)的東西具體化，體現(xiàn)出知識的重要。并且，只有做到了學(xué)以致用，才能讓我們對知識有更進(jìn)一步的了解，才能更好的掌握知識。通過這次的課程設(shè)計(jì)使我積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，同時也讓我了解到了自己在學(xué)習(xí)上的不足，通過以后的學(xué)習(xí)來彌補(bǔ)

19、這些不足。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). [M]北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　[2] 陳振官等編著. 新穎高效聲光報(bào)警器. [M]北京：國防工業(yè)出版社，2005年</p><p>　　[3] 羅杰、謝自美主編.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

20、測試.[M]北京：電子工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　[4] 葛汝明主編.電子線路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]山東：山東大學(xué)出版社，2006年</p><p>　　[5] 康曉明、衛(wèi)俊玲編著.電路仿真與繪圖快速入門教程.[M]北京:國防工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　[6] 張溢清、楊興瑤主編.新編實(shí)用電子電路500例.[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，