課程設(shè)計--搶答器

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）</p><p><b>　　題目：搶答器</b></p><p>　　院（系）： 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子112 </p><p>　　課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語</p><p>

2、　　院（系）：電子與信息工程學(xué)院 教研室： 電子信息工程</p><p>　　注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位

3、及社會團(tuán)體組織中，它為各種知識競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。此次設(shè)計的搶答器用于四人競賽搶答，用LED顯示成功搶答者的代碼，并能顯示違規(guī)搶答者代碼。</p><p>　　搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成。其中包含了優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路。選手的輸入信號在顯示器上輸出。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，顯示選手的LED燈亮；同時封鎖輸

4、入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時搶答的時間已到，而沒有選手搶答時，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，定時顯示器上顯示0并閃爍。</p><p>　　設(shè)計中用multisim軟件進(jìn)行仿真，當(dāng)開關(guān)置于一號時，一號LED燈亮。同理，其開關(guān)也顯

5、示相同效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：編碼電路；鎖存器；譯碼電路；顯示器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 數(shù)字搶答器概況1</p><p>　　1.2 數(shù)字搶答器研究內(nèi)容1&

6、lt;/p><p>　　1.3 搶答器電路總體設(shè)計方案2</p><p>　　第2章 搶答器各電路的設(shè)計3</p><p>　　2.1 選手開關(guān)電路及主持人開關(guān)電路的設(shè)計3</p><p>　　2.2 觸發(fā)鎖存電路的設(shè)計3</p><p>　　2.3 時間脈沖電路的設(shè)計3</p><p>

7、　　2.4 搶答鑒別電路與顯示電路5</p><p>　　2.5 元器件型號選擇6</p><p>　　2.6 Multisim仿真、數(shù)據(jù)分析7</p><p><b>　　第3章 總結(jié)8</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p>　　

8、附錄1 總體電路圖10</p><p>　　附錄2 元器件清單11</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　數(shù)字搶答器概況</b></p><p>　　現(xiàn)今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應(yīng)用于電視臺、商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企事業(yè)單位及社會團(tuán)體組織中，它為各種知識競賽增

9、添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，選手進(jìn)行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，體現(xiàn)了公平公正的原則。</p><p>　　論文中介紹了一種用74系列常用集成電路設(shè)計的高分辨率的4路搶答器。搶答器為全數(shù)字集成電路設(shè)計，具有分組數(shù)多、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。搶答

10、器除具有基本的搶答功能外，還具有優(yōu)先能力,定時及復(fù)位功能。主持人通過控制開關(guān)使搶答器達(dá)到復(fù)位的功能。</p><p><b>　　數(shù)字搶答器研究內(nèi)容</b></p><p>　?。?）課程設(shè)計的目的</p><p>　　在日常的知識競賽中，經(jīng)常會用到搶答器。搶答器不僅考驗(yàn)選手的反應(yīng)速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。本次課程設(shè)計的目

11、的是訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的數(shù)字電路原理的基礎(chǔ)知識，獨(dú)立進(jìn)行查找資料、選擇方案、設(shè)計電路、撰寫報告，進(jìn)一步加深對數(shù)字電路基本理論的理解，提高運(yùn)用基本技能的能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　課程設(shè)計的要求</b></p><p>　　熟悉數(shù)字搶答器的基本原理，能夠運(yùn)用所學(xué)的理論知識分析設(shè)計任務(wù)。掌握基本電路的數(shù)據(jù)分析、處理；描繪波形并加

12、以判斷。能正確設(shè)計電路，畫出線路圖，分析電路原理。按時參加課程設(shè)計指導(dǎo)，定期匯報課程設(shè)計進(jìn)展情況。廣泛收集相關(guān)技術(shù)資料。獨(dú)立思考，刻苦鉆研，嚴(yán)禁抄襲。按時完成課程設(shè)計任務(wù)，認(rèn)真、正確地書寫課程設(shè)計報告。培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和認(rèn)真的工作作風(fēng)。</p><p>　　搶答器電路總體設(shè)計方案</p><p><b>　　↓</b></p><p&

13、gt;　　→ →</p><p>　　↑ ↓</p><p>　　圖1.3搶答器電路總體框圖</p><p>　　電路由選手開關(guān)電路、主持人開關(guān)電路、觸發(fā)鎖存電路、時間脈沖電路、搶答鑒別電路和顯示電路組成。主持人開關(guān)控制打開時，選手進(jìn)行搶答，第一時間搶到的選手顯示LED燈進(jìn)行鎖存。如果定時搶答的時間已到，而沒

14、有選手搶答時，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，顯示電路定時顯示器上顯示0并閃爍，從而判斷出選手犯規(guī)。</p><p>　　第2章 搶答器各電路的設(shè)計</p><p>　　2.1 選手開關(guān)電路及主持人開關(guān)電路的設(shè)計</p><p>　　選手開關(guān)電路由4個開關(guān)組成，四位搶答者通過開斷各自的開關(guān)開關(guān)實(shí)現(xiàn)搶答，給編碼器輸入高低電平，其中低電平為有效搶答信號

15、。</p><p>　　主持人開關(guān)電路由1個開關(guān)和一個1kΩ的電阻組成，主持人通過開斷開關(guān)控制整個電路開。</p><p>　　2.2 觸發(fā)鎖存電路的設(shè)計</p><p>　　此電路由4D觸發(fā)器74LS175組成。它具有以下功能：1.清零功能(用集成觸發(fā)器清除端實(shí)現(xiàn)，由主持人輸入手動負(fù)脈沖控制)。2.四個搶答鍵控制功能(有按鍵實(shí)現(xiàn))。3．顯示功能(用數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)箱中

16、的發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)）。4.脈沖信號控制功能(由主持人輸入手動正脈沖控制)。</p><p>　　表2.2.2 74LS175功能表</p><p>　　2.3 時間脈沖電路的設(shè)計</p><p>　　此電路是由74LS00組成的多諧振蕩器和74LS74組成的4分頻電路組成。</p><p>　　圖2.3（1）74LS00組成多諧振蕩電路 <

17、;/p><p>　　圖2.2.3（2）74LS74組成的四分頻電路</p><p>　　2.4 搶答鑒別電路與顯示電路</p><p>　　搶答鑒別電路由雙4輸入與非門74LS20組成，用以鑒別燈的亮與不亮。</p><p>　　圖2.2.4（1） 雙四與非電路圖</p><p>　　表2.2.4（2）74LS20真值表&

18、lt;/p><p>　　2.5 元器件型號選擇</p><p>　　74ls175管腳的5腳輸入為低電平，可能是5腳與地短接或者是鎖存電路的兩個二極管VD13和VD14斷開等故障；若只有1和7兩個數(shù)字不顯示則可以分析一下其原因：顯示1和7數(shù)字時g段不亮，74ls175的g輸出端為低電平，VD14截止。 在測試的過程中我們一定要注意，高低電平的測試電壓數(shù)值要針對不同的電路而選取不同的數(shù)值。比如，

19、針對LED管，高電平只能用1.5～2V,而在CD4511的輸入端高電平要用到8V以上的電源電壓。選高了，會燒管子；選低了，會看不到效果，甚至產(chǎn)生誤判斷。 判斷PNP型和MPN型晶體管：用萬用表的R×1k(或者R×100)檔。用黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆分別接其它兩腳。如果表針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆接其它兩腳。如果表針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆所 接的

20、那一個管腳是PNP型的基極，如果表針指示的兩個阻值都很小，那么黑表筆所接的那個一個管腳是NPN型的基極；如果表針指示的阻 值一個很大，一個很小，那么黑表筆所接的那一個管腳不是基極。這就要另換一個管腳來試。以上方法，不但可以判斷基極，而且可以 判</p><p>　　2.6 Multisim仿真、數(shù)據(jù)分析</p><p>　　圖2.6 一號選手搶答成功仿真圖</p>&

21、lt;p><b>　　第3章 總結(jié)</b></p><p>　　搶答器由主體電路與擴(kuò)展電路組成，其中包含優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，顯示選手的LED燈亮；同時封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器

22、上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：電路功能原理清晰，各項(xiàng)功能均達(dá)到了要求，顯示準(zhǔn)確，反應(yīng)靈敏，無競爭冒險現(xiàn)象，基本滿足了普通競賽的搶答要求。缺點(diǎn)：如果長按住按鈕不放，主持人清零后將能獲得搶答權(quán)，且由于編碼器電路是優(yōu)先編碼器，所以如果兩人搶答時間間隔在1ms以內(nèi)，將出現(xiàn)編號靠前的選手獲得搶答權(quán)的情況。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&

23、lt;/b></p><p>　　[1] 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第五版.北京：高等教育出版社,2006.</p><p>　　[2] 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ).數(shù)字部分. 4版. 北京：高等教育出版社，2000.</p><p>　　[3] 鄭家龍主編.集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程. 北京：高等教育出版社,2002.</p><p>　　

24、[4] Altera 可編程邏輯器件及其應(yīng)用.劉寶琴，譯，北京：清華大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[5] 路而紅主編.專用集成電路設(shè)計與電子設(shè)計自動化. 北京：清華大學(xué)出版社， 2004.</p><p>　　[6] 謝自美主編.點(diǎn)子線路綜合設(shè)計[J].北京:華中科技大學(xué)出版社.2006.</p><p>　　[7] 陳世和主編.電工電子實(shí)習(xí)教

25、程.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2007.</p><p>　　[8] 周常森主編.電子電路計算機(jī)仿真技術(shù).山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002. </p><p>　　[9] 邱關(guān)原主編.電路（第四版）北京：高等教育出版社.1997.</p><p>　　[10] 高文華.董增壽.趙哲敏.基于EWB的數(shù)字電子電路設(shè)計.太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué) 報.2001.</p>