課程設(shè)計(jì)報(bào)告—8路搶答器

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2012 年 07 月 10 日</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</b></p><p>　　1、搶答開始時(shí)，由主持人按下復(fù)位開關(guān)清除信號(hào)，用發(fā)光二極

2、管作為輸出顯示信號(hào)標(biāo)志。</p><p>　　2、當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，先按鍵者相應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮；</p><p>　　3、有人按鍵被響應(yīng)的同時(shí)，應(yīng)有信號(hào)發(fā)出去鎖住其余幾個(gè)搶答者的電路，不再接收其它信號(hào)，直到主持人再次清除信號(hào)為止。當(dāng)達(dá)到限定時(shí)間時(shí)，發(fā)出聲響以示警告。</p><p>　　4、在電路中設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)時(shí)功能電路，要求計(jì)時(shí)電路按秒顯示，最多時(shí)限為1

3、分鐘，當(dāng)時(shí)間顯示一旦到達(dá)59秒，下一秒系統(tǒng)自動(dòng)取消搶答權(quán)，信號(hào)被自動(dòng)清除，搶答重新開始。亦可倒計(jì)時(shí)顯示。</p><p>　　5、至少4路信號(hào)搶答設(shè)計(jì)。</p><p>　　二、系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)原理</p><p>　　本系統(tǒng)的主體電路是完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，數(shù)碼管被點(diǎn)亮，同時(shí)封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。。當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間到達(dá)5

4、9秒時(shí)，采用置數(shù)法將計(jì)數(shù)器置0. 與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警，提示時(shí)間已到，并清除搶答者的搶答狀態(tài)，進(jìn)行下一輪的搶答。</p><p><b>　　原理框圖如下：</b></p><p>　　三、各器件引腳圖與功能表說明</p><p>　　1、74LS160 4位十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器</p><p>　　引腳圖

5、 功能表</p><p>　　2、 74LS48 集電極開路BCD-七段譯碼器</p><p>　　引腳圖 功能表</p><p><b>　　555 定時(shí)器</b></p><p>　　555內(nèi)部電路和引腳</p><p

6、><b>　　元器件明細(xì)表</b></p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)過程</b></p><p><b>　　1、搶答電路</b></p><p>　　此部分電路主要完成的功能是實(shí)現(xiàn)8路選手搶答并進(jìn)行鎖存，同時(shí)有相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。</p><p>　　使用RS觸發(fā)器

7、，與非門，開關(guān)來完成。該電路主要完成兩個(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(hào)，二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：當(dāng)主持人宣布搶答開始時(shí)，各選手按下開關(guān)進(jìn)行搶答，開關(guān)與RS觸發(fā)器置1端相連，此時(shí)RS觸發(fā)器的輸出端為高電平，并保持高電平的狀態(tài)，直到計(jì)時(shí)時(shí)間到為止。先按下開關(guān)的選手發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，同時(shí)其他選手無法進(jìn)行搶答，封閉其它開關(guān)的輸入。當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間滿一分鐘時(shí)，自動(dòng)取消選手的搶答權(quán)，進(jìn)行下一輪的搶答。<

8、;/p><p><b>　　RS觸發(fā)器：</b></p><p>　　1. 保持狀態(tài)。當(dāng)輸入端接入==1的電平時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)=1、=0，則觸發(fā)器次態(tài)=1、=0；若基本SR觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)=0、=1，則觸發(fā)器次態(tài)=0、=1。即==1時(shí)，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。</p><p>　　2. 置0狀態(tài)。當(dāng)=1，=0時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=1、=

9、0，因=0，會(huì)使=1，而=1與=1共同作用使端翻轉(zhuǎn)為0；如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，同理會(huì)使=0，=1。只要輸入信號(hào)=1，=0，無論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置為0態(tài)。</p><p>　　3. 置1狀態(tài)。當(dāng)=0、=1時(shí)，如果觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)為=0、=1，因=0，會(huì)使G1的輸出端次態(tài)翻轉(zhuǎn)為1，而=1和=1共同使G2的輸出端=0；同理當(dāng)=1、=0，也會(huì)使觸發(fā)器的次態(tài)輸出為=1、=0；只要=0、=

10、1，無論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)將觸發(fā)器置1。</p><p>　　4. 不定狀態(tài)。當(dāng)==0時(shí)，無論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會(huì)使=1，=1。當(dāng)脈沖去掉后，和同時(shí)恢復(fù)高電平后，觸發(fā)器的新狀態(tài)要看G1 和G2兩個(gè)門翻轉(zhuǎn)速度快慢，所以稱==0是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)。</p><p>　　基本RS觸發(fā)器的邏輯圖、邏輯符號(hào)和波形圖如圖所示</p><p>　?。╝

11、）邏輯圖 (b) 邏輯符號(hào) (c) 波形圖</p><p><b>　　2、秒脈沖發(fā)生電路</b></p><p>　　秒信號(hào)發(fā)生電路由集成電路555定時(shí)器與RC組成的多諧振蕩器構(gòu)成。需要的芯片有集成電路555定時(shí)器，還有電阻和電容。下圖為其電路圖及555引腳圖：</p><p>　　振

12、蕩周期：T=0.69(R1+2R2)C</p><p>　　3、顯示計(jì)時(shí)與報(bào)警電路</p><p>　　由74LS160構(gòu)成60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，再由數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間到達(dá)59秒時(shí)，采用置數(shù)法將計(jì)數(shù)器置0. 與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警，提示時(shí)間已到，并清除搶答者的搶答狀態(tài)，進(jìn)行下一輪的搶答。顯示電路如圖所示：</p><p>　　顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用

13、，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)。</p><p>　　字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)算器，數(shù)字萬用表等顯示器都是顯示分段式數(shù)字。而LED數(shù)碼顯示器是最常見的。通常有紅、綠、黃等顏色。LED的死區(qū)電壓較高，工作電壓大約1.5~3V，驅(qū)動(dòng)電流為幾十毫安。圖1-3是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，

14、所以配接的數(shù)碼管須采用共陽極接法；而74LS48譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。圖中所示是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地，7個(gè)陽極a~g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來驅(qū)動(dòng)。 </p><p><b>　　五、仿真與調(diào)試</b></p><p>　　在進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，遇到不少的問題。一開始不知道該使用什么芯片去做實(shí)驗(yàn)，通

15、過熟悉芯片的功能，同時(shí)去圖書館借有關(guān)書籍，看看哪些芯片能達(dá)到編碼，譯碼，鎖存等，以及重新溫習(xí)了上個(gè)學(xué)期的書本。經(jīng)過資料的搜集，基本確定了用哪類芯片達(dá)到哪類功能。然后就研究電路圖，仔細(xì)對照真值表連接電路圖，并畫好電路圖草稿。畫好電路圖后，到實(shí)驗(yàn)室上機(jī)，一開始在電腦上畫好電路圖后，編譯也不過，存在幾個(gè)錯(cuò)誤，慢慢檢查后，是連線的錯(cuò)誤，有幾個(gè)地方是不該接在一起的，從而造成了一個(gè)輸入端有兩個(gè)輸入量。在排除錯(cuò)誤后，經(jīng)過了編譯，但是數(shù)碼管完全沒有反應(yīng)

16、，檢查后發(fā)現(xiàn)是因?yàn)樵谕ㄟ^與非門進(jìn)行置0的時(shí)候，接線錯(cuò)誤導(dǎo)致令74LS48一直不工作，改過錯(cuò)誤后，數(shù)碼管能正確顯示，選手也能搶答，但是搶答時(shí)間到了，數(shù)碼管還是在計(jì)數(shù)，不能在00那里停止，于是改進(jìn)電路圖，采用RS觸發(fā)器對信號(hào)進(jìn)行鎖存，實(shí)現(xiàn)了功能。</p><p><b>　　仿真圖：</b></p><p>　　收音機(jī)原理及焊接調(diào)試</p><p>

17、;<b>　　設(shè)計(jì)體會(huì)及收獲</b></p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)的電路是比較復(fù)雜的。雖然以前接觸過一些電子電路，但在初期還是感到無從下手。這是我第一次接觸multisim軟件，感覺它靈活易用，熟練以后十分順手。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，在多種方案的選擇中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在通多次對電路的改進(jìn)，上機(jī)仿真以及

18、接線調(diào)試，終于使整個(gè)電路可穩(wěn)定工作。設(shè)計(jì)過程中，我深刻的體會(huì)到在設(shè)計(jì)過程中，需要反復(fù)實(shí)踐，其過程很可能相當(dāng)煩瑣，有時(shí)花很長時(shí)間設(shè)計(jì)出來的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下心，查找原因。設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們設(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　設(shè)計(jì)單元電路

19、階段，這個(gè)階段可以說是考察數(shù)電書本知識(shí)的階段。所有的設(shè)計(jì)方法還有步驟在數(shù)電書上都有，而且還有例題。這個(gè)階段遇到的主要問題就是以前的知識(shí)忘記不少，所以做設(shè)計(jì)的時(shí)候要常隨手翻閱課本，等于是做了幾道數(shù)電作業(yè)題。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)階段可以說是這次設(shè)計(jì)中最重要的部分，因?yàn)橐郧暗闹皇抢碚摱皇钦嬲膶?shí)體。所以說它是最重要的。實(shí)驗(yàn)階段我們遇到的問題有：對軟件不熟悉；對實(shí)驗(yàn)過程中信號(hào)的測量知識(shí)學(xué)習(xí)很少；因?yàn)楦鱾€(gè)模塊是分開

20、做而后又組裝到一起的，所以兼容性不是很好（也就是不能融合為一個(gè)整體，部分工作能行但是接到一起就會(huì)出現(xiàn)問題）;針對以上幾個(gè)問題我們作出了以下的“對策”:軟件不熟悉，就借來參考書，一步一步的對著學(xué)，而且老師給的資料上也有軟件的使用說明，所以隨著接觸的增加軟件也就越來越熟悉，這方面的問題不是太難因?yàn)橐贿吚碚撘贿厡W(xué)習(xí)正好是學(xué)習(xí)的好方法，而且也學(xué)的特別快。</p><p>　　制作過程是一個(gè)考驗(yàn)人耐心的過程，不能有絲毫的急

21、躁，電路的焊接要一步一步來，焊點(diǎn)多，走線復(fù)雜。這又要我們要靈活處理，一邊操作一邊構(gòu)思，在不影響試驗(yàn)的前提下加快進(jìn)度。</p><p>　　另外就是要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。這是應(yīng)用課本知識(shí)的大好時(shí)機(jī)。</p><p>　　總之，通過這次練習(xí)我有了很多收獲。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。在改

22、進(jìn)電路的過程中，同學(xué)們共同探討，最后的電路已經(jīng)比初期設(shè)計(jì)有了很大提高。在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的過程艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到了攻堅(jiān)克難所獲得的喜悅！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、韓學(xué)軍. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社</p><p>　　2、王義軍.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出