課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(四路搶答器)

1、<p>　　數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</p><p><b>　　——數(shù)字搶答器</b></p><p>　　摘要：本課題設(shè)計(jì)是“四人搶答器”，包括可分為三部分，有脈沖信號(hào)產(chǎn)生、搶答器、倒計(jì)時(shí)三個(gè)模塊。先根據(jù)要求用74LS75雙鎖存器構(gòu)造四人搶答器，用BCD-7段譯碼器顯示搶答者編號(hào)，用555定時(shí)器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)周期為1.0024s。通過(guò)74LS161

2、做個(gè)位計(jì)時(shí)器，用置數(shù)法通過(guò)反碼實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，在用BCD-7段譯碼器顯示倒計(jì)時(shí)。數(shù)碼管與74LS48配合使用，本次課題使用的數(shù)碼管需要74LS48驅(qū)動(dòng)工作，其允許搶答時(shí)間為10s。</p><p>　　關(guān)鍵字：鎖存器 脈沖信號(hào) 減法器</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　第一節(jié) 

3、60;  引言</b></p><p>　　第二節(jié)    方案論證</p><p>　　第三節(jié)    系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　第四節(jié)    系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果</p><p>　　第五節(jié)&#

4、160;   課程設(shè)計(jì)器件</p><p>　　第六節(jié)        設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>

5、;　　在舉辦各種智力競(jìng)賽活動(dòng)中，常常需要確定誰(shuí)是第一搶答的人。數(shù)字式搶答器利用電子器件可以準(zhǔn)確的解決這一問(wèn)題。數(shù)字式搶答器允許搶答者在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行搶答，可以用數(shù)字顯示搶答者的序號(hào)，并配有相應(yīng)的燈光指示和聲報(bào)警功能；對(duì)犯規(guī)搶答者（指在搶答開始命令下達(dá)前搶答者），除用聲、光報(bào)警外，還應(yīng)顯示出犯規(guī)者的序號(hào)；若規(guī)定搶答時(shí)間已到，要告示任何輸入的搶答信號(hào)均無(wú)效，除非重新下達(dá)搶答命令。</p><p>　　本次課程設(shè)

6、計(jì)，主要掌握譯碼器、十六進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器的邏輯功能和工作原理，設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路；分析與設(shè)計(jì)時(shí)序控制電路。畫出定時(shí)搶答器的整機(jī)邏輯電路圖，掌握智力搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法，并對(duì)各種元器件的功能和應(yīng)用有所了解。并能對(duì)其在電路中的作用進(jìn)行分析。另外還要掌握電路原理和分析電路設(shè)計(jì)流程，每個(gè)電路的設(shè)計(jì)都要有完整的設(shè)計(jì)流程。這樣才能在分析電路是有良好的思路，便于查找出錯(cuò)的原因。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)

7、中，將主要設(shè)計(jì)一個(gè)供八人使用的定時(shí)搶答器。他要實(shí)現(xiàn)以下主要功能：</p><p>　?。?）為4位參賽選手各提供一個(gè)搶答按鈕，分別編號(hào)1、2、3、4；</p><p>　?。?）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始；</p><p>　?。?）搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，則要顯示其編號(hào)及綠燈亮至系統(tǒng)被主持人清零，同時(shí)其他人

8、再按對(duì)應(yīng)按鈕無(wú)效。搶答還沒(méi)有開始前搶答者，顯示違規(guī)搶答者，紅燈亮；</p><p>　?。?）搶答器要有自動(dòng)定時(shí)功能，并且一次搶答時(shí)間為10秒。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器自動(dòng)減計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示；</p><p>　　（5）參賽選手只有在設(shè)定時(shí)間內(nèi)搶答方為有效搶答。若搶答有效，則定時(shí)器停止工作，并且顯示搶答開始時(shí)間直到系統(tǒng)被清零；</p><p>　　（6

9、）若設(shè)定時(shí)間內(nèi)無(wú)選手進(jìn)行搶答（按對(duì)應(yīng)按鈕），紅燈亮，此時(shí)搶答無(wú)效。</p><p>　　利用本次設(shè)計(jì)出的電路制造成的定時(shí)搶答器，即可輕松實(shí)現(xiàn)在４人或４個(gè)代表隊(duì)之間進(jìn)行的搶答比賽中進(jìn)行控制，使得這一活動(dòng)更加趣味、公平。</p><p><b>　　第二節(jié) 方案論證</b></p><p>　　1、搶答器的組成方框圖為：</p>&l

10、t;p><b>　　二、方案：</b></p><p>　　采用74LS75 四D觸發(fā)器、四輸入與門、二輸入與非門、BCD-7段譯碼器，各5個(gè)開關(guān)，二級(jí)管及電阻若干，構(gòu)成槍答器，用二級(jí)管顯示對(duì)應(yīng)搶答者，并用BCD-7段譯碼器顯示對(duì)應(yīng)搶答者的編號(hào)，當(dāng)有人搶答時(shí)，及當(dāng)有人按下?lián)尨痖_關(guān)后，用低電平鎖住四D觸發(fā)器。當(dāng)使用清零開關(guān)后才允許下次搶答。</p><p>　　倒

11、計(jì)時(shí)控制，采用74LS161四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、五個(gè)非門、四輸入與門和BCD-7段譯碼器。用74LS161四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器控制倒計(jì)時(shí)間，輸入一個(gè)脈沖計(jì)時(shí)一次，用BCD-7段譯碼器顯示時(shí)間。用置數(shù)法進(jìn)行74LS161倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)，通過(guò)非門輸出反碼，實(shí)現(xiàn)減數(shù)計(jì)算。倒計(jì)時(shí)受三方面控制，用四輸入與門實(shí)現(xiàn)，一是主持人，二是搶答者，三是時(shí)間。主持人按下開關(guān)控制時(shí)間計(jì)時(shí)開始；當(dāng)有人搶答時(shí)，輸出低電平經(jīng)過(guò)反碼器輸出高電平控制時(shí)間，當(dāng)為高電平時(shí)時(shí)間停止計(jì)時(shí)；

12、當(dāng)時(shí)間為0時(shí)，停止計(jì)時(shí)。若時(shí)間到0還沒(méi)有人搶答，用二極管顯示時(shí)間已到，此后搶答無(wú)效。只有當(dāng)三個(gè)控制通知為一時(shí)工作，其他時(shí)候保持輸出。主持人控制74LS161的置入端。</p><p>　　用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，設(shè)計(jì)脈沖信號(hào)。</p><p><b>　　第三節(jié)　系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、搶答電路：<

13、;/b></p><p>　　該電路的根本任務(wù)是準(zhǔn)確的判斷出第一搶答者的信號(hào)并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。在得到第一信號(hào)后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組再次發(fā)出搶答信號(hào)也無(wú)效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號(hào)應(yīng)該在主持人清零之后才有效。當(dāng)電路形成第一搶答信號(hào)之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，并用發(fā)光二級(jí)管直接指示出組別（這里我們采用LED數(shù)碼管顯示）。同時(shí)用第一搶答信號(hào)控制

14、一個(gè)發(fā)光二級(jí)管，發(fā)光二級(jí)管不亮表示該題搶答有效。本電路用一個(gè)74LS75雙鎖存器、BCD-7段譯碼器和LED數(shù)碼管顯示器組成，可以將四位搶答者的按鈕通過(guò)雙鎖存器，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示器顯示出他們最先搶答者的序號(hào)。當(dāng)有人搶答時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。 </p><p>　　2、1HZ脈沖產(chǎn)生電路：</p><p>　　該電路的采用555定時(shí)電路。555定時(shí)電路是一種電路簡(jiǎn)單且多用途的單

15、片中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而要波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器和電子玩具等等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)電路的工作原理，可得電路輸出矩形脈沖的周期為。</p><p><b>　　3、倒計(jì)時(shí)電路：</b></p><p>　　該電路的采用74LS161做為個(gè)位數(shù)計(jì)時(shí)，它是一個(gè)十六進(jìn)制

16、加法譯碼顯示計(jì)數(shù)器，采用置數(shù)法，再經(jīng)過(guò)反相器到BCD-7段譯碼器顯示出時(shí)間，從9秒到0，到0時(shí)如果還沒(méi)有人搶答，則紅燈（發(fā)光二極管）亮。在計(jì)時(shí)過(guò)程中（時(shí)間還沒(méi)有到0），只要有人搶答，計(jì)時(shí)器則停止工作，并顯示時(shí)間。主持人控制開關(guān)開始時(shí)，倒計(jì)時(shí)開始計(jì)后，到時(shí)間為0時(shí)停止計(jì)時(shí)。</p><p>　　第四節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果</p><p>　　組裝時(shí)分脈沖、搶答與倒計(jì)時(shí)分兩部份。</p>

17、;<p>　　在連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)頻率過(guò)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1HZ，經(jīng)檢查、調(diào)試及工作原理后，發(fā)現(xiàn)時(shí)由于在接入電阻時(shí)過(guò)小，只有幾百歐，而電路要求需要幾百千歐的電阻，在這里，除了接入一個(gè)4.7千歐的電阻R1，另外接入150千歐的電阻，經(jīng)計(jì)算可得周期為1.0025s。</p><p>　　在連接倒計(jì)時(shí)電路時(shí)，總是顯示亂碼，經(jīng)過(guò)多次檢查及調(diào)試后，有兩個(gè)原因?qū)е翨CD-7段譯碼器顯示亂碼，一是由于電路沒(méi)有

18、連接好，接觸點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良而出現(xiàn)亂碼；二是由于BCD-7段譯碼器的針腳接錯(cuò)了位置，認(rèn)真閱讀說(shuō)明重新修改電路。</p><p>　　經(jīng)改動(dòng)過(guò)后，總體電路為：</p><p>　　本次數(shù)字電路用multisim 11.0軟件仿真，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一直，符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　第五節(jié) 課程設(shè)計(jì)器件</p><p>　　1、74

19、LS48引腳圖及功能表 </p><p>　　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、74LS75引腳圖及功能表</p><p>　　3、74LS161引腳圖及功能表</p><p><b>　

20、　第六節(jié) 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　1.在兩天的實(shí)驗(yàn)電路的繪制過(guò)程中查閱了課本和其他的一些資料,經(jīng)過(guò)數(shù)次修改最終得到了初步設(shè)計(jì)電路。</p><p>　　2.接下來(lái)的兩天運(yùn)用MAX+PLUXII軟件進(jìn)行仿真過(guò)程中最終確定了具體的實(shí)驗(yàn)電路方案.</p><p>　　3.在兩天的電路連接過(guò)程中遇到很多困難,比如:芯片的損壞造成結(jié)果錯(cuò)亂、線路的連接

21、錯(cuò) 等等都對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成不同程度的影響。</p><p>　　在此次電路設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的問(wèn)題，及面包板出現(xiàn)問(wèn)題，由于面包板多次使用，導(dǎo)致接觸出現(xiàn)了不同程度的松動(dòng)，這是這次設(shè)計(jì)不能順利完成的原因，另外還要了解到74LS48芯片與BCD-數(shù)碼管的配合使用。</p><p><b>　　第七章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]主編毛永毅