八路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 搶答器電路設(shè)計(jì) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言 ……………………………………………………………………3</p><p>　　1 整體設(shè)計(jì)原理分析 ……………

2、…………………………………3</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)思路 ……………………………………………………………4</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)方案 ……………………………………………………………4</p><p>　　2 單元電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………5</p><p>　　2.1 搶答電路 …………………

3、…………………………………………5</p><p>　　2.1.1八位優(yōu)先編碼器部分…………………………………………………5</p><p>　　2.1.2 D觸發(fā)器……………………………………………………………6</p><p>　　2.1.3譯碼電路和數(shù)碼管顯示………………………………………………6</p><p>　　2.2 定時(shí)電路

4、……………………………………………………………7</p><p>　　2.3 報(bào)警電路 ……………………………………………………………8</p><p>　　2.4 時(shí)序控制電路 ………………………………………………………8</p><p>　　3 總體電路設(shè)計(jì) ……………………………………………………9</p><p>　　4 PCB板

5、設(shè)計(jì) ………………………………………………………9</p><p>　　5 安裝調(diào)制 …………………………………………………………10</p><p>　　5.1 安裝…………………………………………………………………10</p><p>　　5.2 調(diào)試…………………………………………………………………10</p><p>　　6 總結(jié)

6、和結(jié)論…………………………………………………………11</p><p>　　6.1 工作總結(jié)……………………………………………………………11</p><p>　　6.2 不足和以后方向……………………………………………………11</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………12</p><p><b&

7、gt;　　引言：</b></p><p>　　智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答就是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時(shí)間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生活常識。但是，在這類比賽中，對于誰先誰后搶答，在何時(shí)搶答，如何計(jì)算答題時(shí)間等等問題，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)誤判。所以，我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來解決

8、這些問題。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8人或8個(gè)代表隊(duì)之間進(jìn)行的搶答比賽中進(jìn)行控制，使得這一活動更加趣味、公平</p><p>　　八路搶答器是通過74LS148編碼器對八個(gè)輸入信號的輸入進(jìn)行編碼輸出給顯示譯碼器譯碼給數(shù)碼管顯示的一個(gè)電子電路。只要八個(gè)輸入端有一個(gè)優(yōu)先輸入編碼器就能對這個(gè)優(yōu)先輸入的信號進(jìn)行編碼并且通過RS觸發(fā)器的反饋輸出對編碼器的反饋使編碼器停止工作其他七個(gè)輸入端不能輸入

9、。通過設(shè)計(jì)這個(gè)八路搶答器更加加深了我對編碼器和譯碼器的認(rèn)識和理解還有對電子電路的認(rèn)識更加提高了我的動手能力還有設(shè)計(jì)思維能力使我受益匪淺更能讓我們對電子產(chǎn)品的認(rèn)識和開闊我們的視眼。</p><p><b>　　1整體設(shè)計(jì)原理分析</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)的思路</b></p><p>　?。?）本題的

10、根本任務(wù)是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實(shí)現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后應(yīng)立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時(shí)還必須注意，第一搶答信號應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效，否則應(yīng)視為提前搶答而犯規(guī)。</p><p>　?。?）當(dāng)電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光數(shù)碼管直接指示出組別。還可以用鑒別出的第一搶答信號控制一個(gè)具有

11、兩種工作頻率交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動揚(yáng)聲器發(fā)出兩態(tài)笛音音響，表示該題搶答有效。</p><p>　?。?）在主持人沒有按下開始搶答按鈕前，若有人提前搶答，則鳴喇叭“嘀---”表示有組別提前搶答；當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，開始進(jìn)行30秒計(jì)時(shí)，此時(shí)，若有組別搶答，顯示該組別并伴有“嘀-嘟”的雙音音響持續(xù)；當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到，仍無組別搶答，則主持人清零后開始新一輪搶答。</p><p>&

12、lt;b>　　1.2設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　該設(shè)計(jì)搶答電路器的電路主要由搶答電路觸發(fā)電路報(bào)警電路定時(shí)電路顯示電路等組成,總體方案如圖1所示。</p><p>　　工作原理：通電后，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清除”位置，搶答器處于禁止</p><p>　　工作狀態(tài)，編號顯示器熄滅，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置“開始”位置，宣布“開始”

13、搶答，搶答器處于工作狀態(tài)，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，主持人按下開關(guān)提示時(shí)間到，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動搶答鍵時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1優(yōu)先判斷，編號鎖存，編號顯示，揚(yáng)聲器發(fā)聲提示，當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止工作，禁止二次搶答，定時(shí)器顯示已消耗時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。</p><p><

14、;b>　　圖1</b></p><p><b>　　2單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1搶答電路</b></p><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，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"

15、清除"端時(shí)，RS觸發(fā)器的 ～R端均為０，４個(gè)觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的～ST ＝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)有選手按下按鍵時(shí)（如按下S6），74LS148的輸出 經(jīng)RS鎖存后，1Q=1, ～BI=1,74LS48處于工作狀態(tài)，４Q３Q２Q=101, 通過加法器輸出為110，經(jīng)譯碼顯示為"6"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ～ST＝１

16、，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)，確保不會出二次按鍵時(shí)輸入信號，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。</p><p><b>　　原理如圖2：</b></p><p><b>　　圖2</b

17、></p><p>　　2.1.1八位優(yōu)先編碼器部分</p><p><b>　　原理如圖3：</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　當(dāng)撥碼開關(guān)未撥通時(shí)，5V電源直接接入74LS148芯片；開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，因?yàn)殡娐穼?dǎo)通，因此接入芯片電壓與地相連。</p>

18、<p>　　2.1.2 D觸發(fā)器（鎖存）</p><p><b>　　原理如圖4：</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　這里使用兩塊74LS74芯片，共四個(gè)D觸發(fā)器，輸入信號為PR端，通過CLK端控制觸發(fā)器的工作情況，高電平為觸發(fā)狀態(tài)，低電平使觸發(fā)器置零輸出0.&

19、lt;/p><p>　　2.1.3譯碼電路和數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　原理如圖5：</b></p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　通過譯碼芯片74LS48將信號轉(zhuǎn)為七位信號輸入數(shù)碼管輸出相應(yīng)數(shù)字，因?yàn)閿?shù)碼管有高電平輸入，輸出高電平將LED燈點(diǎn)亮。</p>

20、<p><b>　　2.2定時(shí)電路</b></p><p>　　此部分電路主要完成的功能是當(dāng)主持人按下開始搶答按鈕后，進(jìn)行30s計(jì)時(shí)，到0s時(shí)主持人關(guān)閉開關(guān)提示時(shí)間結(jié)束。</p><p>　　首先用555定時(shí)電路產(chǎn)生秒振蕩頻率，控制74LS160加法計(jì)數(shù)器的CLK輸入端，按秒頻率加數(shù)。利用一片74LS48譯碼給數(shù)碼管顯示消耗的時(shí)間。</p>

21、<p><b>　　原理如圖6：</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　秒頻率震蕩波形如圖7：</p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　2.3 報(bào)警電路</b></p>

22、<p>　　這部分電路是由74LS148譯碼器和三極管構(gòu)成，74LS148構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率f0 = 1.43、[(R1+R2)*C],其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多謝振蕩器工作；而當(dāng)PR為低電平時(shí)，電路停振。</p><p><b>　　原理如圖8：</b></p><p><b>　　圖8</b

23、></p><p>　　2.4 時(shí)序控制電路</p><p>　　時(shí)序控制電路是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：</p><p>　　（1）主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　　（2）當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p&g

24、t;<p>　　(3)當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，主持人按下開關(guān)，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p><b>　　3 總體電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　將搶答、定時(shí)、報(bào)警、時(shí)序控制四個(gè)單元電路經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整組裝</p><p>　　成八路搶答電路的總體電路。原理如圖9：</p><p>

25、<b>　　圖9</b></p><p><b>　　PCB板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過Atium Disigner軟件先把仿真成功圖畫好，經(jīng)過封裝處理進(jìn)入PCB板的畫制。</p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　總實(shí)物圖：

26、</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　5.安裝與調(diào)制</b></p><p><b>　　5.1 安裝</b></p><p>　　通過實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，焊接時(shí)能深刻體會到焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆

27、，必須了解各個(gè)芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端，便于區(qū)分及焊接。正確焊接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在焊接過程和調(diào)試過程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬用表檢測，看是否有短接等，還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過程中檢查電路。</p><

28、p><b>　　5.2 調(diào)試</b></p><p>　　設(shè)計(jì)好的硬件電路只有經(jīng)過調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性。硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，也只單元電路試驗(yàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯誤（如錯線、開路、短路等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，

29、最終開發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。</p><p>　　調(diào)試工作是個(gè)精細(xì)的工作。在調(diào)試過程中，有一些問題是芯片本身引起的，也有些是因?yàn)楹附訂栴}引起的，因此排查過程需要特別有耐心，通過對芯片功能的檢驗(yàn)，對焊點(diǎn)的檢查最后檢查出問題所在。當(dāng)最后問題解決是，電路的正確是非常振奮，也很有成就感和滿足感。再我們的器件中出現(xiàn)了一下問題：</p><p>　　1電路通電后沒有反應(yīng)</p><p>

30、;　　在連接電路后，接通電源后數(shù)碼管不顯示任何數(shù)字，經(jīng)檢查后正負(fù)極接反，再接通電后電路還不工作后查明，發(fā)光二級管損壞，更換后數(shù)碼管顯示數(shù)字。</p><p>　　2連接電路后數(shù)碼管只有微弱的光</p><p>　　連接電源只有微弱的光，而且顯示的數(shù)字也不對，經(jīng)檢查后才發(fā)現(xiàn)是有的地方挨得近造成短路了，用刀片刮掉短路的路線即可。</p><p><b>　　6

31、.總結(jié)和結(jié)論</b></p><p><b>　　6.1 工作總結(jié)</b></p><p>　　本次電子課程設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)將理論與實(shí)踐有機(jī)地相結(jié)合，既考查了同學(xué)對理論知識的掌握程度，也反映了同學(xué)們地實(shí)際動手能力，更主要的是考查了同學(xué)對知識的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維能力，為今后同學(xué)們的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供了一次很好的機(jī)會。同時(shí)在課程設(shè)計(jì)過程中學(xué)會了Protel 99 S

32、E的一些基本使用方法，電路板單面板的制作過程。</p><p>　　針對課設(shè)題目八路搶答器，一開始毫無頭緒，不能很好地運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計(jì)，但通過上網(wǎng)查閱各元器件的管腳圖、功能圖以及各種類似的設(shè)計(jì)，去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計(jì)書籍，查閱所提供的芯片功能，確定基本設(shè)計(jì)方案，雖說比較煩雜但卻對設(shè)計(jì)一個(gè)電路有了基本的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也使自己認(rèn)識到：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)思路是整個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂</

33、p><p>　　拿下每個(gè)課題必須有一個(gè)非常清晰的設(shè)計(jì)思路，對集成元件要有充分的認(rèn)識。只有對課題的充分理解，對各種器件的熟練掌握，勾畫出基本的設(shè)計(jì)圖是成功的關(guān)鍵，必須多花時(shí)間在設(shè)計(jì)上才能為后續(xù)工作提供更扎實(shí)的基礎(chǔ)。翻閱各種資料，上網(wǎng)查詢填補(bǔ)所需知識的空白是必要的。</p><p>　?。?）焊接制作必須精益求精</p><p>　　焊接必須精益求精，一絲不茍，一點(diǎn)的差錯都

34、可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯誤，都需要數(shù)倍的時(shí)間檢查，調(diào)試。必須準(zhǔn)確無誤還要工整，這樣才能在調(diào)試中能比較輕松進(jìn)行，也是可使整個(gè)電路可看性，實(shí)用性更好。</p><p><b>　?。?）調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試工作是個(gè)精細(xì)工作。在調(diào)試過程中，有些問題是芯片本身損壞引起的，也有些是因?yàn)楹附訂栴}引起的等因此排查過程需要特別有耐心，通過對芯片功能的檢驗(yàn)，對焊點(diǎn)的檢查最后

35、檢查出問題所在，更正。當(dāng)最后解決問題時(shí)，電路的正確運(yùn)行是非常令人激動地，也很有成就感和滿足感。</p><p>　　6.2 不足和以后方向</p><p>　　做實(shí)驗(yàn)效率低，焊接水平不足導(dǎo)致電路穩(wěn)定性不高，布線比較混亂，這些都有待提高。總之，在設(shè)計(jì)過程中學(xué)到了許多，也認(rèn)識到了自己很多的不足。作為現(xiàn)代的大學(xué)生，如果僅停留在以往的層次上，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時(shí)代的步伐，也無法使自己立足在競爭如此激烈的

36、社會里，通過此次實(shí)習(xí)，看到了自己的水平和差距，學(xué)要在今后的學(xué)習(xí)中又進(jìn)一步的提高。同時(shí)提高了自己的動手能力和創(chuàng)新能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社</p><p>　　[2]孫梅生，李美鶯，徐振英. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出