數(shù)電課程設(shè)計(jì)報(bào)告--四人搶答器

1、<p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題目： 四人搶答器 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 課題名稱(chēng) …………………………………………………………1</p><p>　　二 內(nèi)容摘要 ……………………………………………………

2、……1</p><p>　　三 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 …………………………………………………1</p><p>　　四 方案的選擇 ………………………………………………………2</p><p>　　五 系統(tǒng)框圖 …………………………………………………………3</p><p>　　六 單元電路 …………………………………………………………3&

3、lt;/p><p>　　1 復(fù)位、搶答電路 …………………………………………………………4</p><p>　　2 時(shí)基集成電路 ……………………………………………………………4</p><p>　　3 門(mén)電路 ……………………………………………………………………4</p><p>　　七 完整電路圖如下 …………………………………

4、………………5</p><p>　　八 參考元件列表 ……………………………………………………5</p><p>　　九 組裝與檢測(cè)調(diào)試 …………………………………………………6</p><p>　　十 主要集成芯片簡(jiǎn)介 ………………………………………………6</p><p>　　1 74LS175四D觸發(fā)器 ………………………………

5、……………………6</p><p>　　2 NE555 ……………………………………………………………………7</p><p>　　十一 收獲和體會(huì) ……………………………………………………8</p><p>　　十二 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………8</p><p><b>　　一 課題名稱(chēng)</

6、b></p><p><b>　　四人搶答器</b></p><p><b>　　二 內(nèi)容摘要</b></p><p>　　四人搶答器主要有四個(gè)搶答按鈕,一個(gè)復(fù)位按鈕，4個(gè)發(fā)光二極管，1個(gè)普通二極管，1個(gè)蜂鳴器，2個(gè)電容，11個(gè)電阻，4個(gè)集成塊組成。每次搶答蜂鳴器只對(duì)一個(gè)搶答按鈕起作用，每個(gè)搶答按鈕對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管

7、，當(dāng)搶答開(kāi)始時(shí)，第一個(gè)選手按下按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，此時(shí)蜂鳴器響，其他選手再按按鈕沒(méi)用，從新開(kāi)始時(shí)需主持人按下復(fù)位按鈕，選手方可進(jìn)入下一環(huán)節(jié)搶答。 </p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b></p><p>　　《數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)》是電子信息工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)實(shí)踐性要求很高的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。它的教學(xué)目的和任務(wù)要求學(xué)生掌握數(shù)字電路的概念、邏輯代數(shù)基

8、礎(chǔ)、門(mén)電路、觸發(fā)器的基本知識(shí)，較深入地理解數(shù)字組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路和脈沖電路的工作原理。通過(guò)《數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)》的實(shí)踐訓(xùn)練，掌握基本的數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提高動(dòng)手能力、培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　要求學(xué)生運(yùn)用以下數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)完成課程設(shè)計(jì)：</p><p>　　1.掌握邏輯代數(shù)的基本知識(shí)。掌握門(mén)電路的重要參數(shù)、不同類(lèi)型門(mén)電路特點(diǎn)。</p>

9、<p>　　2.掌握組合邏輯電路的特點(diǎn)、分析方法及其設(shè)計(jì)方法，如譯碼器。</p><p>　　3.掌握各種觸發(fā)器的功能，理解各種觸發(fā)器的電路特點(diǎn)。</p><p>　　4.掌握時(shí)序邏輯電路的分析方法，理解不同時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)要求，如計(jì)數(shù)器。</p><p>　　要求學(xué)生認(rèn)真查閱資料、遵守課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排、按時(shí)到實(shí)驗(yàn)室完成作品制作、并認(rèn)真書(shū)寫(xiě)報(bào)告。報(bào)告中

10、要求有完整的電路圖，詳細(xì)的電路元件列表，電路的工作原理與元器件說(shuō)明，最后進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)。報(bào)告格式要求按《東莞理工學(xué)院城市學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告》要求。</p><p>　　通過(guò)選擇下述4個(gè)課程設(shè)計(jì)題目中的一個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試，最后寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：數(shù)字電壓表；叮咚門(mén)鈴；數(shù)字鐘；三人搶答器。（學(xué)生分組進(jìn)行，任選一題目）</p><p><

11、b>　　四 方案的選擇</b></p><p>　　方案一：CMOS搶答器。</p><p>　　CMOS是金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶體管簡(jiǎn)稱(chēng)MOS晶體管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管構(gòu)成的集成電路稱(chēng)為MOS集成電路，而由PMOS管和NMOS管共同構(gòu)成的互補(bǔ)型MOS集成電路即為CMOS-IC。CMOS電路由于輸入太大的電流，內(nèi)部的電流急劇增大，除非切斷電

12、源，電流一直在增大。這種效應(yīng)就是鎖定效應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生鎖定效應(yīng)時(shí)，CMOS的內(nèi)部電流能達(dá)到40mA以上，很容易燒毀芯片。</p><p>　　CMOS器件不用的輸入端必須連到高電平或低電平,這是因?yàn)镃MOS是高輸入阻抗器件,理想狀態(tài)是沒(méi)有輸入電流的.如果不用的輸入引腳懸空,很容易感應(yīng)到干擾信號(hào),影響芯片的邏輯運(yùn)行,甚至靜電積累永久性的擊穿這個(gè)輸入端,造成芯片失效.</p><p>　　方案二：T

13、TL與非門(mén)搶答器。</p><p>　　TTL電路是晶體管-晶體管邏輯電路的英文縮寫(xiě)（Transister-Transister-Logic），是數(shù)字集成電路的一大門(mén)類(lèi)。它采用雙極型工藝制造，、具有高速度低功耗和品種多等特點(diǎn)。TTL電路是電流控制器件，而CMOS電路是電壓控制器件。TTL電路的速度快，傳輸延遲時(shí)間短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS電路的速度慢，傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(25-50ns),但功耗低。TT

14、L數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)四人搶答器設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)、兼顧實(shí)用、可靠性高，經(jīng)濟(jì)成本合理；可以發(fā)揮個(gè)人設(shè)計(jì)思路、檢驗(yàn)我們數(shù)字電路所學(xué)知識(shí)的掌握能力，鍛煉、提高我們的設(shè)計(jì)動(dòng)手能力，但是相比方案三實(shí)現(xiàn)四人搶答器設(shè)計(jì)在操作、實(shí)施、成本方面都略為遜色。</p><p>　　方案三：集成觸發(fā)器搶答器</p><p>　　由集成觸發(fā)器構(gòu)成的改進(jìn)型搶答器中，S1、S2、S3、S3為4路搶答操作按鈕。任何一個(gè)人先將某一按鈕

15、按下，則與其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管（指示燈）被點(diǎn)亮，表示此人搶答成功；而緊隨其后的其他開(kāi)關(guān)再被按下均無(wú)效，指示燈仍保持第一個(gè)開(kāi)關(guān)按下時(shí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)不變。S5為主持人控制的復(fù)位操作按鈕，當(dāng)S5被按下時(shí)搶答器電路清零，松開(kāi)后則允許搶答。</p><p><b>　　五 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　六 單元電路 </b></p>

16、<p><b>　　1 復(fù)位、搶答電路</b></p><p>　　圖5.1 復(fù)位、搶答電路</p><p>　　要使得LS175工作，必須給第九腳（CLK）一個(gè)上升沿電平，第一腳（CLK）高電平時(shí)才能使它正常工作，它的內(nèi)部是由四個(gè)門(mén)電路組成。D1輸入為高電平時(shí)，Q1輸出為高電平，Q1´為低電平，D2、D3、D4也是如此。當(dāng)主持人按下電源開(kāi)關(guān)S

17、5時(shí)，搶答開(kāi)始，當(dāng)沒(méi)有人搶答時(shí)，Q1、Q2、Q3、Q4都為低電平，Q1´、Q2´、Q3´、Q4´都為高電平。假如最先搶答的人是二號(hào)選手，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)S2按下，D2為高電平，使得三極管Q1導(dǎo)通使蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表明二號(hào)選手搶答成功。</p><p><b>　　2 時(shí)基集成電路</b></p><p>　　圖

18、5.2 時(shí)基集成電路</p><p>　　當(dāng)其中一位選手搶答成功時(shí)，Q端為低電平，從而NE555芯片停止工作。LS175第九腳變?yōu)榈碗娖剑沟?4LS175保持現(xiàn)有的狀態(tài)。這時(shí)第二個(gè)人按下開(kāi)關(guān)時(shí)也不會(huì)改變LS175的輸出狀態(tài)，直至主持人按下復(fù)位鍵S5時(shí)，重新?lián)尨痖_(kāi)始。</p><p><b>　　3 門(mén)電路</b></p><p><b

19、>　　圖5.3 門(mén)電路</b></p><p>　　通過(guò)四輸入與非門(mén)和二輸入與非門(mén)對(duì)74LS175的Q1´、Q2´、Q3´、Q4´進(jìn)行合適的電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和NE555正常工作。</p><p>　　七 完整電路圖如下：</p><p>　　圖6.1 完整電路圖</p><p>&

20、lt;b>　　八 參考元件列表</b></p><p>　　九 組裝與檢測(cè)調(diào)試：</p><p>　　按照電路圖連線焊接，測(cè)量各模塊芯片電壓是否正常。四D觸發(fā)器、NE555和與非門(mén)上引腳的接法，電解電容、二三極管的極性不要接反，接通電源后，先靜置一會(huì)，待電路穩(wěn)定后沒(méi)出現(xiàn)任何故障（如芯片被燒等）再進(jìn)行測(cè)量，若出現(xiàn)類(lèi)似狀況應(yīng)立即斷開(kāi)電源，查出問(wèn)題（如出現(xiàn)虛焊點(diǎn)、多余焊錫、短路

21、等），故障排除后再進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　當(dāng)電路板焊完測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器聲音過(guò)小，原因是電阻阻值和電容容值不合，從而適使得三極管靜態(tài)工作點(diǎn)沒(méi)有設(shè)置好。最后通過(guò)更換電阻電容，重新調(diào)試電路，蜂鳴器正常工作。</p><p>　　十 主要集成芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　1 74LS175四D觸發(fā)器</p><p><b>　　2

22、 NE555</b></p><p><b>　　十一 收獲和體會(huì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了四路智能搶答器的設(shè)計(jì)方案和功能。這種四路智能搶答器主要是基于集成芯片，成本較低，且基本能夠使用于學(xué)校和一些企業(yè)的活動(dòng)中。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要講述了智能搶答器的工作原理和工作過(guò)程。在說(shuō)明工作原理的過(guò)程中，突出了搶

23、答器設(shè)計(jì)中的基本電路的組成單元以及這些單元如何實(shí)現(xiàn)搶答功能；結(jié)合本設(shè)計(jì)的內(nèi)容，指出了各單元電路的設(shè)計(jì)方法和意義，以及如何進(jìn)行搶答控制。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書(shū)本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。電路設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力。它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中大部分時(shí)間是用在單元

24、電路的理解和設(shè)計(jì)上面。很多單元電路是可以借鑒書(shū)本上的，但怎樣銜接各個(gè)單元電路才是關(guān)鍵的問(wèn)題所在。</p><p>　　通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使我思考問(wèn)題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專(zhuān)業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多專(zhuān)業(yè)課的知識(shí)，這使得我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得以鞏固。<

25、;/p><p><b>　　十二 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,1997.12</p><p>　　[2]TTL Logic Data Book, Texas Instruments,1988</p><p>　　[3]HC/AHCT Advanced High-S