課程設(shè)計(jì)--數(shù)字搶答器

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?9-10第二學(xué)期）</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：數(shù)字搶答器</p><p><b>　　專業(yè)</b></p><p><b>　　班級(jí)</b></p><p><b>　

2、　學(xué)號(hào)</b></p><p><b>　　姓名</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)時(shí)間</b></p><p>　　四人搶答器電路原理及設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)

3、目的： </b></p><p>　　1. 掌握四人搶答器的電路設(shè)計(jì)組裝及調(diào)試方法。</p><p>　?、僭O(shè)計(jì)一個(gè)可供4人進(jìn)行的搶答器。系統(tǒng)設(shè)置復(fù)位按鈕，按動(dòng)后，重新開始搶答。</p><p>　　②搶答器開始時(shí)數(shù)碼管顯示序號(hào)0，選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　?、蹞尨?/p>

4、后顯示優(yōu)先搶答者序號(hào)，同時(shí)發(fā)出音響。，并且不出現(xiàn) 其他搶答者的序號(hào)。 ④搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間有主持人設(shè)定，本搶答器的時(shí)間設(shè)定為9秒，當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”開關(guān)后，定時(shí)器開始減計(jì)時(shí)。 ⑤設(shè)定的搶答時(shí)間內(nèi)，選手可以搶答，這時(shí)定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的號(hào)碼和搶答時(shí)間。并保持到主持人按復(fù)位鍵。 ⑥當(dāng)設(shè)定的時(shí)間到，而無人搶答時(shí)，本次搶答無效，并禁止搶答。定時(shí)器上顯示00。</p>

5、<p>　　2. 熟悉數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)和使用方法。</p><p><b>　　二．方案設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　該方案的設(shè)計(jì)工作原理：</p><p>　　搶答具有鎖存、定時(shí)、顯示和報(bào)警功能。即當(dāng)搶答開始后，選手搶答按動(dòng)按鈕，鎖存器鎖存相應(yīng)的選手編碼，同時(shí)用LED數(shù)碼管把選手的編碼顯示出來，并且開始搶答時(shí)間的倒計(jì)時(shí)，同時(shí)

6、用LED數(shù)碼管把選手的所剩搶答時(shí)間顯示出來。而在選手按鍵搶答時(shí)間倒計(jì)時(shí)間到的時(shí)候都以報(bào)警聲音提醒主持人和選手。搶答時(shí)間設(shè)定9秒，報(bào)警時(shí)間為1秒。</p><p><b>　　有如下步驟：</b></p><p>　?、俳油娫春?，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于靜止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器燈滅，定時(shí)器設(shè)定時(shí)間，</p><p>　?、谥鞒秩藢㈤_

7、關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，搶答器開始工作。</p><p>　?、鄱〞r(shí)器倒計(jì)時(shí)且揚(yáng)聲器給出聲響提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止，禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間00。</p><p>　　④如果再次搶答必須主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。</p><p><b>　　搶答器的總體設(shè)計(jì)：</b></p><p&

8、gt;　?、匍_始后，定時(shí)電路開始秒脈沖電路進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，結(jié)果通過譯碼器在顯示器中顯示,報(bào)警電路給出聲音提示。</p><p>　?、诋?dāng)選手首先按某一開關(guān)鍵時(shí)，可通過觸發(fā)鎖存電路被觸發(fā)并鎖存，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其他開關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過來將觸發(fā)電路鎖定。</p><p>　?、廴缓笤谧g碼器中譯碼，將觸發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)

9、。最后在顯示電路中顯示出所按鍵選手的號(hào)碼。</p><p>　　④若有多個(gè)開關(guān)同時(shí)按下，則在它們之間存在著隨即競(jìng)爭(zhēng)的問題，結(jié)果可能是它們中的任一個(gè)產(chǎn)生有效輸出。</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如下：</p><p><b>　　三．電路設(shè)計(jì) </b></p><p>　　(1) 搶答器電路 </p>

10、<p>　　該電路完成兩個(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)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時(shí)，RS觸發(fā)器的 端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的 ＝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)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S4），74LS148的輸出 經(jīng)RS鎖存后，1Q=1

11、,74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=100,經(jīng)譯碼顯示為"4"。此外，1Q＝1，使74LS148 ＝1，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1Q＝1，使ST＝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。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器.&l

12、t;/p><p>　　表1　74LS148的功能真值表</p><p><b>　　搶答器電路圖</b></p><p><b>　?。?）定時(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，可以選用十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74L

13、Sl92進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。構(gòu)成圖如下：</p><p>　　四 . 單元電路設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇</p><p>　　1 . 74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，下面我就給大家介紹一下這個(gè)元件的一些參數(shù)與應(yīng)用技術(shù)等資料。</p><p>　　2 . 74LS279簡(jiǎn)要說明:2

14、79為四個(gè)/R-/S 鎖存器，共有 54/74279 和 54/74LS279 兩種線路結(jié)構(gòu)型式,其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別):型號(hào) tPD PD54279/74279 12ns 90mW54LS279/74LS279 12ns 19mW四個(gè)鎖存器中有 2 個(gè)具有 2 個(gè)置位端（/SA,/SB）。當(dāng)/S 為低電平，/R 為高電平時(shí)，輸出端 Q 為高電平。當(dāng)/S 為高電平，/R為低電平時(shí)，Q 為低電平。

15、當(dāng)/S 和/R 均為高電平時(shí)，Q 被鎖存在已建立的電平。當(dāng)/S 和/R 均為低電平時(shí)，Q 為不穩(wěn)定的高電平狀態(tài)。對(duì)/SA和/SB，/S的低電平表示/SA和/SB只要有一個(gè)為低電平，/S的高電平表示/SA和/SB均為高電平。引出端符號(hào)：1Q~4Q 輸出端/1S~/4S 置位端（低電平有效）/1R~/4R 復(fù)位端（低電平有效）外部管腿圖： 邏輯圖和真值表圖：</p>

16、<p>　　3 . 74LS148</p><p>　　在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74LS148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。</p><p>　　八線-三線編碼器74148的慣用符號(hào)及管腳圖

17、引腳圖</p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器為16腳的集成芯片，除電源腳VCC(16)和GND(8)外，其余輸入、輸出腳的作用和腳號(hào)如圖中所標(biāo)。其中I0—I7為輸入信號(hào)，A2,A1,A0為三位二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)，IE是使能輸入端，OE是使能輸出端，GS為片優(yōu)先編碼輸出端。</p><p>　　由74LS148真值表可列輸出邏輯方程為：</p><p>　　A

18、2 = (I4+I5+I6+I7)IE</p><p>　　A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE</p><p>　　A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE</p><p>　　使能輸出端OE的邏輯方程為： </p><p>　　OE =I0·I1·I2&

19、#183;I3·I4·I5·67·IE </p><p>　　當(dāng)使能輸入IE=1時(shí)，禁止編碼、輸出(反碼)： A2,A1,A0為全1。當(dāng)使能輸入IE=0時(shí)，允許編碼，在I0～I(xiàn)7輸入中，輸入I7優(yōu)先級(jí)最高，其余依次為：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等級(jí)排列。OE為使能輸出端，它只在允許編碼(IE=0)， 而本片又沒有編碼輸入時(shí)為0。</p><

20、p>　　擴(kuò)展片優(yōu)先編碼輸出端GS的邏輯方程為： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)·IE </p><p>　　GS為片優(yōu)先編碼輸出端，它在允許編碼(IE=0)，且有編碼輸入信號(hào)時(shí)為0；若允許編碼而無編碼輸入信號(hào)時(shí)為1(；在不允許編碼(IE=1)時(shí)，它也為1。GS = 0表示“電路工作

21、，而且有編碼輸入” </p><p>　　74LS148優(yōu)先編碼器真值表</p><p>　　用兩片74LS148優(yōu)先編碼器擴(kuò)展為十六線-四線優(yōu)先編碼器的連線圖</p><p>　　4 . 十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS192引腳圖管腳及功能表</p><p>　　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，

22、其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：</p><p>　　（a）引腳排列 (b) 邏輯符號(hào)</p><p>　　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</p><p>　　74LS192的功

23、能表</p><p>　　5 . 555定時(shí)器</p><p>　　555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化原理圖如下，它由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電BJT以及緩沖器G 組成。</p><p>　　定時(shí)器的主要功能取決于比較器的輸出控制RS觸發(fā)器和放電BJT T的狀態(tài)。圖中Rd為復(fù)位輸入端，當(dāng)Rd為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀

24、態(tài)如何，輸出Vo為低電平。因此在正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。</p><p><b>　　555結(jié)構(gòu)原理圖</b></p><p>　　由圖可知，當(dāng)5腳懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc。</p><p>　　當(dāng)VI1>2/3Vcc，VI2>1/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，

25、基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出端Vo為低電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc，VI2<1/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管截止，輸出端Vo為高電平。</p><p>　　當(dāng)VI1<2/3Vcc，VI2>1/3Vcc時(shí)，基本RS觸發(fā)器R=1、S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路以保持原狀態(tài)

26、不變。</p><p><b>　　表 555功能表</b></p><p>　　五、系統(tǒng)需要的元器件清單： </p><p>　　1．集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。</p><p>　　2. 電

27、阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只。</p><p>　　3. 電容 0.1uF 1只，10uf 1只。 </p><p>　　4. 三極管 3DG12 1只。</p><p>　　5. 其它：發(fā)光二極管2只，共陰極顯示器2只。</p><p&

28、gt;<b>　　六 . 總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　該系統(tǒng)是一個(gè)可供4人搶答的搶答器,當(dāng)主持人按下禁止搶答的開關(guān)時(shí),搶答被禁止.如果在此期間選手將不能搶答;當(dāng)控制開關(guān)斷開時(shí)搶答允許,此時(shí)若有人搶答,數(shù)碼顯示器將顯示搶答者的號(hào)碼,提示主持人搶答已經(jīng)完成.</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，我的理論知識(shí)掌握得更扎實(shí)，動(dòng)手能力明顯提高。同時(shí)，通過網(wǎng)上搜索等多方

29、面的查詢資料，我學(xué)到許多在書本上沒有的知識(shí)，也認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。這次次設(shè)計(jì)是自己第一次運(yùn)用數(shù)字電路模擬實(shí)際的東西。所以在許多方面都還不熟練,對(duì)一些元器件的功能還不完全了解，不能熟練運(yùn)用，因而不能完全的一次性設(shè)計(jì)好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了學(xué)多的知識(shí)，學(xué)會(huì)了Multisim的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考問題解決問題的能力，加深了我對(duì)數(shù)電、模電知識(shí)的理解，鞏固了我的學(xué)習(xí)知識(shí)，有助于我以后的學(xué)習(xí)。</p>

30、;<p>　　雖然這次的課程設(shè)計(jì)的時(shí)間很短暫，但是我收獲了很多在書本上無法了解的東西，使我認(rèn)識(shí)到實(shí)際動(dòng)手操作的重要性，對(duì)我的以后學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。</p><p><b>　　七．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）.數(shù)字電子技術(shù) 第三版 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p

31、>　?。?）.模擬電子技術(shù) 第三版 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　（3）.電子線路CAD使用教程 第三版 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　?。?）.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo) 北京航天航空大學(xué)出版社</p><p>　?。?）.數(shù)字邏輯 毛法堯 高等教育出版社 </p><p