課程設計--搶答器

1、<p>　　數字電子技術基礎課程設計（論文）</p><p><b>　　題目：搶答器</b></p><p>　　院（系）： 電子與信息工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子112 </p><p>　　課程設計（論文）任務及評語</p><p>

2、　　院（系）：電子與信息工程學院 教研室： 電子信息工程</p><p>　　注：成績：平時20% 論文質量60% 答辯20% 以百分制計算</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應用于電視臺、商業(yè)機構、學校、企事業(yè)單位

3、及社會團體組織中，它為各種知識競賽增添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。此次設計的搶答器用于四人競賽搶答，用LED顯示成功搶答者的代碼，并能顯示違規(guī)搶答者代碼。</p><p>　　搶答器由主體電路與擴展電路組成。其中包含了優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路。選手的輸入信號在顯示器上輸出。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，顯示選手的LED燈亮；同時封鎖輸

4、入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時搶答的時間已到，而沒有選手搶答時，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，定時顯示器上顯示0并閃爍。</p><p>　　設計中用multisim軟件進行仿真，當開關置于一號時，一號LED燈亮。同理，其開關也顯

5、示相同效果。</p><p>　　關鍵詞：編碼電路；鎖存器；譯碼電路；顯示器</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 數字搶答器概況1</p><p>　　1.2 數字搶答器研究內容1&

6、lt;/p><p>　　1.3 搶答器電路總體設計方案2</p><p>　　第2章 搶答器各電路的設計3</p><p>　　2.1 選手開關電路及主持人開關電路的設計3</p><p>　　2.2 觸發(fā)鎖存電路的設計3</p><p>　　2.3 時間脈沖電路的設計3</p><p>

7、　　2.4 搶答鑒別電路與顯示電路5</p><p>　　2.5 元器件型號選擇6</p><p>　　2.6 Multisim仿真、數據分析7</p><p><b>　　第3章 總結8</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p>　　

8、附錄1 總體電路圖10</p><p>　　附錄2 元器件清單11</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　數字搶答器概況</b></p><p>　　現今，形式多樣、功能完備的搶答器已廣泛應用于電視臺、商業(yè)機構、學校、企事業(yè)單位及社會團體組織中，它為各種知識競賽增

9、添了刺激性、娛樂性，在一定程度上豐富了人們的業(yè)余生活。對于搶答器我們大家都知道那是用于選手做搶答題時用的，選手進行搶答，搶到題的選手來回答問題。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。選手們都站在同一個起跑線上，體現了公平公正的原則。</p><p>　　論文中介紹了一種用74系列常用集成電路設計的高分辨率的4路搶答器。搶答器為全數字集成電路設計，具有分組數多、分辨率高等優(yōu)點。搶答

10、器除具有基本的搶答功能外，還具有優(yōu)先能力,定時及復位功能。主持人通過控制開關使搶答器達到復位的功能。</p><p><b>　　數字搶答器研究內容</b></p><p>　?。?）課程設計的目的</p><p>　　在日常的知識競賽中，經常會用到搶答器。搶答器不僅考驗選手的反應速度同時也要求選手具備足夠的知識面和一定的勇氣。本次課程設計的目

11、的是訓練學生綜合運用學過的數字電路原理的基礎知識，獨立進行查找資料、選擇方案、設計電路、撰寫報告，進一步加深對數字電路基本理論的理解，提高運用基本技能的能力，為今后的學習和工作打下堅實的基礎。</p><p><b>　　課程設計的要求</b></p><p>　　熟悉數字搶答器的基本原理，能夠運用所學的理論知識分析設計任務。掌握基本電路的數據分析、處理；描繪波形并加

12、以判斷。能正確設計電路，畫出線路圖，分析電路原理。按時參加課程設計指導，定期匯報課程設計進展情況。廣泛收集相關技術資料。獨立思考，刻苦鉆研，嚴禁抄襲。按時完成課程設計任務，認真、正確地書寫課程設計報告。培養(yǎng)實事求是、嚴謹的工作態(tài)度和認真的工作作風。</p><p>　　搶答器電路總體設計方案</p><p><b>　　↓</b></p><p&

13、gt;　　→ →</p><p>　　↑ ↓</p><p>　　圖1.3搶答器電路總體框圖</p><p>　　電路由選手開關電路、主持人開關電路、觸發(fā)鎖存電路、時間脈沖電路、搶答鑒別電路和顯示電路組成。主持人開關控制打開時，選手進行搶答，第一時間搶到的選手顯示LED燈進行鎖存。如果定時搶答的時間已到，而沒

14、有選手搶答時，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，顯示電路定時顯示器上顯示0并閃爍，從而判斷出選手犯規(guī)。</p><p>　　第2章 搶答器各電路的設計</p><p>　　2.1 選手開關電路及主持人開關電路的設計</p><p>　　選手開關電路由4個開關組成，四位搶答者通過開斷各自的開關開關實現搶答，給編碼器輸入高低電平，其中低電平為有效搶答信號

15、。</p><p>　　主持人開關電路由1個開關和一個1kΩ的電阻組成，主持人通過開斷開關控制整個電路開。</p><p>　　2.2 觸發(fā)鎖存電路的設計</p><p>　　此電路由4D觸發(fā)器74LS175組成。它具有以下功能：1.清零功能(用集成觸發(fā)器清除端實現，由主持人輸入手動負脈沖控制)。2.四個搶答鍵控制功能(有按鍵實現)。3．顯示功能(用數字邏輯實驗箱中

16、的發(fā)光二極管實現）。4.脈沖信號控制功能(由主持人輸入手動正脈沖控制)。</p><p>　　表2.2.2 74LS175功能表</p><p>　　2.3 時間脈沖電路的設計</p><p>　　此電路是由74LS00組成的多諧振蕩器和74LS74組成的4分頻電路組成。</p><p>　　圖2.3（1）74LS00組成多諧振蕩電路 <

17、;/p><p>　　圖2.2.3（2）74LS74組成的四分頻電路</p><p>　　2.4 搶答鑒別電路與顯示電路</p><p>　　搶答鑒別電路由雙4輸入與非門74LS20組成，用以鑒別燈的亮與不亮。</p><p>　　圖2.2.4（1） 雙四與非電路圖</p><p>　　表2.2.4（2）74LS20真值表&

18、lt;/p><p>　　2.5 元器件型號選擇</p><p>　　74ls175管腳的5腳輸入為低電平，可能是5腳與地短接或者是鎖存電路的兩個二極管VD13和VD14斷開等故障；若只有1和7兩個數字不顯示則可以分析一下其原因：顯示1和7數字時g段不亮，74ls175的g輸出端為低電平，VD14截止。 在測試的過程中我們一定要注意，高低電平的測試電壓數值要針對不同的電路而選取不同的數值。比如，

19、針對LED管，高電平只能用1.5～2V,而在CD4511的輸入端高電平要用到8V以上的電源電壓。選高了，會燒管子；選低了，會看不到效果，甚至產生誤判斷。 判斷PNP型和MPN型晶體管：用萬用表的R×1k(或者R×100)檔。用黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆分別接其它兩腳。如果表針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆接其它兩腳。如果表針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆所 接的

20、那一個管腳是PNP型的基極，如果表針指示的兩個阻值都很小，那么黑表筆所接的那個一個管腳是NPN型的基極；如果表針指示的阻 值一個很大，一個很小，那么黑表筆所接的那一個管腳不是基極。這就要另換一個管腳來試。以上方法，不但可以判斷基極，而且可以 判</p><p>　　2.6 Multisim仿真、數據分析</p><p>　　圖2.6 一號選手搶答成功仿真圖</p>&

21、lt;p><b>　　第3章 總結</b></p><p>　　搶答器由主體電路與擴展電路組成，其中包含優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，顯示選手的LED燈亮；同時封鎖輸入電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器

22、上顯示選手的編號，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　優(yōu)點：電路功能原理清晰，各項功能均達到了要求，顯示準確，反應靈敏，無競爭冒險現象，基本滿足了普通競賽的搶答要求。缺點：如果長按住按鈕不放，主持人清零后將能獲得搶答權，且由于編碼器電路是優(yōu)先編碼器，所以如果兩人搶答時間間隔在1ms以內，將出現編號靠前的選手獲得搶答權的情況。</p><p><b>　　參考文獻&

23、lt;/b></p><p>　　[1] 閻石主編.數字電子技術基礎.第五版.北京：高等教育出版社,2006.</p><p>　　[2] 康華光主編.電子技術基礎.數字部分. 4版. 北京：高等教育出版社，2000.</p><p>　　[3] 鄭家龍主編.集成電子技術基礎教程. 北京：高等教育出版社,2002.</p><p>　　

24、[4] Altera 可編程邏輯器件及其應用.劉寶琴，譯，北京：清華大學出版社，2004.</p><p>　　[5] 路而紅主編.專用集成電路設計與電子設計自動化. 北京：清華大學出版社， 2004.</p><p>　　[6] 謝自美主編.點子線路綜合設計[J].北京:華中科技大學出版社.2006.</p><p>　　[7] 陳世和主編.電工電子實習教

25、程.北京:北京航空航天大學出版社.2007.</p><p>　　[8] 周常森主編.電子電路計算機仿真技術.山東科學技術出版社，2002. </p><p>　　[9] 邱關原主編.電路（第四版）北京：高等教育出版社.1997.</p><p>　　[10] 高文華.董增壽.趙哲敏.基于EWB的數字電子電路設計.太原重型機械學院學 報.2001.</p>