課程設(shè)計(jì)---智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 技術(shù)指標(biāo) </b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)四組搶答器，有人搶答時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，同時(shí)優(yōu)先搶答者對(duì)應(yīng)的指示燈亮，而后搶答者對(duì)應(yīng)的指示燈不亮。主持人具有將搶答器復(fù)原的功能。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案及其比較</p>

2、<p><b>　　2.1 方案一</b></p><p>　　圖1.1 用CC4042實(shí)現(xiàn)的四位搶答器電路圖</p><p>　　工作原理: 主持人按下復(fù)位開(kāi)關(guān)S，使與非門(mén)G2輸出為1，此時(shí)時(shí)鐘E0＝１，故芯片處于信號(hào)0D~3D狀態(tài)，當(dāng)A~D中有一按鈕先按下，例如A先按下，則O0=D0=1，O0’=0,對(duì)應(yīng)的二極管亮，蜂鳴器響，同時(shí)，與非門(mén)G1輸出高電

3、平，G2輸出低電平，則CP=0。E0由”1”變”0”,處下降沿，第一信號(hào)被鎖存，其他按鈕按下也不起作用。主持人清零，進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　所用器件引腳圖及功能</p><p>　　圖1.2 CC4042鎖存器引腳圖</p><p>　　表1 CC4042鎖存器功能表</p><p>　　功能：CC4042包含四個(gè)鎖存器電路。輸

4、入的數(shù)據(jù)在由E1選擇的E0電平期間傳送至O和O’輸出端，當(dāng)E1=0，在0E0電平期間傳送,當(dāng)E1=0，在0E0電平期間傳送。當(dāng)E0電平轉(zhuǎn)換時(shí)，輸入端數(shù)據(jù)在此期間保持在輸出端。</p><p>　　圖1.3 CC4012 四輸入正向邏輯與非門(mén)</p><p><b>　　2.2 方案二</b></p><p>　　圖2.1 用4D觸發(fā)器所設(shè)計(jì)的4

5、位搶答器電路圖</p><p>　　工作原理：主持人用K端清零后，開(kāi)始搶答。選手按下A~D任一個(gè)開(kāi)關(guān)，例如，按下A開(kāi)關(guān)，則1Q輸出高電平，對(duì)應(yīng)的二極管亮，蜂鳴器響。同時(shí)，1Q’輸出低電平，則與門(mén)G1輸出低電平，與非門(mén)G2輸出，使CLK處于高電平，觸發(fā)器停止工作，其他選手若按下開(kāi)關(guān)也不會(huì)起作用。主持人清零，進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　所用器件引腳圖及功能</p>&l

6、t;p>　　圖2.2 74ls175 四D邊沿觸發(fā)器引腳圖</p><p>　　表2 74ls174四D邊沿觸發(fā)器功能表</p><p>　　功能：CLR為清零端，低電平有效。當(dāng)CLR為高電平時(shí)，在時(shí)鐘CLK上升沿作用下，Q與數(shù)據(jù)端D相一致，當(dāng)CLK為高電平或低電平時(shí)，D對(duì)Q沒(méi)有影響。</p><p>　　圖2.3 74ls21兩組四輸入與門(mén)引腳圖</p

7、><p>　　圖2.4 74ls00二輸入四與非門(mén)引腳圖</p><p><b>　　2.3 方案三</b></p><p>　　工作原理：主持人用S端清零后，RS觸發(fā)器的端均為0,4個(gè)觸發(fā)器輸出端1Q~4Q置”0”,燈不亮。當(dāng)主持人將S斷開(kāi)時(shí)，搶答器處于等待開(kāi)始狀態(tài)。當(dāng)有選手將A~D任一端按下時(shí)，例如按下D，74ls148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q

8、=1，E1=1,74ls148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他鍵的輸入，保證了搶答鍵的優(yōu)先性，此時(shí)，4Q3Q2Q輸出100，燈L4亮，蜂鳴器響。主持人清零，繼續(xù)下一輪搶答。 </p><p><b>　　所用器材及功能</b></p><p>　　圖3.2 74ls148優(yōu)先編碼器引腳圖</p><p>　　表3 74ls148優(yōu)先編碼器功能表&l

9、t;/p><p>　　功能：當(dāng)E1=1時(shí)，不論8個(gè)輸入端何種狀態(tài)，3個(gè)數(shù)據(jù)輸出端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。當(dāng)E1=0時(shí)，編碼器工作，輸入優(yōu)先級(jí)別的次序?yàn)?,6，……，0。輸入有效信號(hào)為低電平，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別搞的輸入端無(wú)低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相對(duì)應(yīng)的輸入端的代碼。</p><p>　　圖3.4 74ls279鎖存器引腳圖 </p><p&

10、gt;　　表4 74ls279鎖存器功能表</p><p>　　圖3.4 74ls00二輸入四與非門(mén)引腳</p><p>　　圖3.5 74ls08二輸入與門(mén)引腳圖</p><p><b>　　2.4 方案比較</b></p><p>　　方案一是用CC4042鎖存器和CC4011四輸入與非門(mén)設(shè)計(jì)的四位搶答器電路。所用的

11、器材較少。所用器材較少，操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　方案二是用4D觸發(fā)器、74ls21四輸入與門(mén)及74ls00二輸入與非門(mén)設(shè)計(jì)的四位搶答器電路。所用器材較少，操作過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　方案三是用74ls148優(yōu)先編碼器、74ls279鎖存器、74ls00二輸入與非門(mén)及74ls08二輸入與門(mén)設(shè)計(jì)的四位搶答器。所用的器材較多，過(guò)程較復(fù)雜，實(shí)際操作時(shí)，盡量不要采用。&l

12、t;/p><p><b>　　3 實(shí)現(xiàn)方案</b></p><p>　　方案三不適于實(shí)際操作，方案一和方案二都較簡(jiǎn)單，相對(duì)于方案二來(lái)說(shuō)，方案一用的器材更少，實(shí)驗(yàn)原理也簡(jiǎn)單易懂。因此采用方案一。</p><p><b>　　4 調(diào)試過(guò)程及結(jié)論</b></p><p>　　調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了很多的問(wèn)題。接通電

13、源后，按下C、D開(kāi)關(guān)，它們分別對(duì)應(yīng)的二極管亮，但是，若按下A、B開(kāi)關(guān)后，它們所對(duì)應(yīng)的燈不亮，而且同時(shí)蜂鳴器不響。對(duì)兩個(gè)二極管單獨(dú)通上電，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)二極管不亮，第二個(gè)二極管亮，因此可知道，第一個(gè)二極管燒壞了。解決方法是換一個(gè)好的二極管。給蜂鳴器通上電，用萬(wàn)用表檢查蜂鳴器正負(fù)兩端，沒(méi)有電壓差，說(shuō)明蜂鳴器內(nèi)部斷掉了。解決方法是用一個(gè)二極管代替。再查找第二個(gè)二極管不亮的原因，通上電源后，按下B開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表檢查第二個(gè)二極管所在的這條電路，發(fā)現(xiàn)從

14、O1’端出來(lái)連接的導(dǎo)線與O1’所在芯片的電壓不同，O1’所在芯片為低電平而接上的導(dǎo)線這端卻是電源電壓，由此得到結(jié)論，O’所在芯片插的金屬條是斷了的。解決方法，將導(dǎo)線直接貼在芯片上。</p><p><b>　　5 心得體會(huì)</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)是一次將理論結(jié)合實(shí)踐的過(guò)程，我選擇的課題是4位搶答器。因?yàn)閿?shù)電實(shí)驗(yàn)課上做過(guò)類似的搶答器，所以覺(jué)得應(yīng)該很簡(jiǎn)

15、單。但是真正動(dòng)手自己做的時(shí)候卻發(fā)現(xiàn)真是“眼高手低”了。過(guò)程中，遇到一個(gè)個(gè)難題，逼著自己去解決它們，學(xué)到了很多東西。</p><p>　　遇到的第一個(gè)難題是找不到足夠多的方法。查資料查到的都是類似的，卻跟實(shí)驗(yàn)要求不全相同，而且大多數(shù)都是比課題要求還要難的。我把查到的內(nèi)容按照課題要求進(jìn)行了修改。</p><p>　　預(yù)答辯的時(shí)候自己準(zhǔn)備太不充分了，老師問(wèn)的第一個(gè)問(wèn)題我回答錯(cuò)了，第二個(gè)問(wèn)題更是不

16、知所云。凡事還是要準(zhǔn)備，正是“預(yù)則立，不預(yù)則廢”。 </p><p>　　連接實(shí)物對(duì)我來(lái)說(shuō)不是很難，而且自己也盡量讓所用的線最短，二極管也順序排列?？墒怯米灾频碾娫礄z查的時(shí)候卻不盡人意，而且出現(xiàn)的結(jié)果也沒(méi)有規(guī)律。于是到處進(jìn)行檢查調(diào)試，忙了很久，最后得出結(jié)論，面包板是壞的，二極管也壞了一個(gè)，蜂鳴器也不響。我檢查面包板后得出的結(jié)論是，面包板上有一個(gè)插芯片的那個(gè)孔與下面的孔是不相連的。換上一個(gè)好的二極管，再把導(dǎo)線直接貼

17、在芯片上，將蜂鳴器用一個(gè)二極管代替才成功完成了調(diào)試。這個(gè)過(guò)程很艱辛，不過(guò)找出了問(wèn)題的所在，也讓我很有成就感。</p><p>　　最后是寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，首先要學(xué)會(huì)如何用仿真軟件去畫(huà)圖，這是又是在逼著自己去學(xué)新的知識(shí)，經(jīng)歷了痛苦的過(guò)程，才可以獲得成功。</p><p><b>　　6 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《數(shù)字電子技術(shù)基