智能搶答器課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p><b>　　（說明書）</b></p><p><b>　　智能搶答器的設(shè)計</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 名 稱 模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計【1】

2、 </p><p>　　課 程 設(shè) 計 題 目 智能搶答器的設(shè)計 </p><p>　　課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：</p><p>　　一、設(shè)計說明與技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　用數(shù)字電路設(shè)計一個具有鎖存與顯示功能的8

3、人搶答邏輯電路</p><p>　　接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)

4、開關(guān)。</p><p><b>　　二、設(shè)計要求</b></p><p>　　1．在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。</p><p>　　2．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。</p><p>　　3．畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化，電路圖規(guī)范化）。</p><p><b>　　三、

5、實(shí)驗(yàn)要求</b></p><p>　　1．根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計的電路，用軟件仿真。</p><p>　　2．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。</p><p><b>　　四、推薦參考資料</b></p><p>　　1. 童詩白，華成英主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．[M]北京：高等教育出版社，2006年&l

6、t;/p><p>　　五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告</p><p>　　成績 指導(dǎo)教師 日期 </p><p><b>　　一、概述</b></p><p>　　介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計及功能，電路采用74系列

7、常用集成電路進(jìn)行設(shè)計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實(shí)現(xiàn)報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。</p><p>　　該搶答器主要運(yùn)用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實(shí)現(xiàn)搶答器的選號，采用74

8、LS279芯片實(shí)現(xiàn)對號碼的鎖存，采用74LS192實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的減法計數(shù)，采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實(shí)現(xiàn)倒計時功能，并用數(shù)碼管將倒計時顯示出來。</p><p>　　通過課程設(shè)計提高和鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識，以及知識的綜合應(yīng)用和焊接技術(shù)。</p><p><b>　　二、方案論證</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)的組成框圖</p

9、><p>　　圖2.1 系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　2.2系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　定時搶答器的總體框圖如下圖2.2：</p><p>　　圖2.2 搶答器工作框圖</p><p>　　如圖所示電路包括上下兩部分。其中上半部分電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，當(dāng)選手按動搶答鍵時，數(shù)碼管顯示選手

10、編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。下半部分電路完成定時搶答的功能以及報警功能。圖2.2所示電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“清除”處，此時搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，定時顯示器顯示設(shè)定的時間（30s），當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于 “開始”時，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開始倒計時。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，電路要完成以下功能： </p><p>　　（1）優(yōu)

11、先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號；</p><p>　　（2）揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響；</p><p>　?。?）控制電路對其余輸入編碼進(jìn)行封鎖，禁止其他選手進(jìn)行搶答；</p><p>　?。?）控制電路要使定時器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)清零，使系

12、統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。</p><p><b>　　三、電路設(shè)計</b></p><p>　　3.1搶答電路的設(shè)計</p><p>　　搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手

13、的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能，其電路組成如圖3-1所示：</p><p>　　圖3.2.1 搶答電路</p><p>　　其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。顯示器接地端為高電平，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時

14、鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下J5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的

15、ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。</p><p>　　3.2定時電路的設(shè)計</p>&l

16、t;p>　　74LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設(shè)定功能，本設(shè)計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設(shè)定為30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數(shù)端為低電位，處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯

17、片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進(jìn)制的倒記時功能。當(dāng)有人搶答后1Q的輸出為1，經(jīng)過非門后變?yōu)?，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當(dāng)記到了30秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為00。</p><p>　　圖3.2 定時電路</p><p>　　3.3報警電路的設(shè)計<

18、;/p><p><b>　　報警電路如圖所示：</b></p><p>　　圖3.3 報警電路</p><p>　　報警電路的作用是當(dāng)有選手搶答或者計時時間終了，點(diǎn)亮二極管、蜂鳴器發(fā)出聲音。</p><p>　　3.4時序電路的設(shè)計</p><p>　　時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三

19、項(xiàng)功能：</p><p>　　主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(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，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　③當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。</p><p><b>　

20、　四、性能測試</b></p><p>　　4.1振蕩電路的測試</p><p>　　圖4.1 振蕩電路周期</p><p>　　表1 電路測試數(shù)據(jù)表</p><p><b>　　4.2搶答電路測試</b></p><p>　　圖4.2 搶答電路測試</p><

21、;p>　　4.3電路整體性能測試</p><p>　　圖4.3整體電路測試</p><p><b>　　五、結(jié)論</b></p><p>　　1.接通電源，開關(guān)打到預(yù)置端，倒計時數(shù)碼管顯示30。主持人撥動開關(guān)后，倒計時電路開始從30秒倒數(shù)，8路觸點(diǎn)開關(guān)處于待命狀態(tài)。</p><p>　　2.若有選手按下所在開關(guān)（搶

22、答），搶答電路顯示選手所在編碼（1～8），倒計時電路停止計時。同時其他選手所在的開關(guān)被鎖定，搶答無效。</p><p>　　3. 若無選手按下所在開關(guān)（無搶答），倒計時電路停止計時。同時二極管點(diǎn)亮、蜂鳴器發(fā)聲。</p><p><b>　　六、性價比</b></p><p>　　本電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件器價格低廉，運(yùn)行可靠，性價比較高。<

23、/p><p>　　七、課設(shè)體會及合理化建議</p><p>　　本次電子課程設(shè)計實(shí)習(xí)將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合，既考查了我對理論知識的掌握程度，反映了實(shí)際動手能力，更主要的是考查了我對知識的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新設(shè)計思維能力，為今后的發(fā)展提供了一次良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。</p><p>　　針對課設(shè)題目八路搶答器，一開始還沒有頭緒，不會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行有效設(shè)計，但通過上網(wǎng)查閱各種類似的

24、設(shè)計，去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計書籍，查閱所提供的芯片功能，確定基本設(shè)計方案，又通過仿真驗(yàn)證試驗(yàn)方案的可實(shí)行性，雖說比較煩雜但卻對設(shè)計一個電路有了基本的經(jīng)驗(yàn)。同時也使自己認(rèn)識到：</p><p>　　1.設(shè)計思路是整個設(shè)計的靈魂</p><p>　　拿下每個課題能有一個非常清晰的設(shè)計思路是至關(guān)重要的。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)計圖是成功的關(guān)鍵，，必須多花時間在設(shè)計

25、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><b>　　2.調(diào)試</b></p><p>　　調(diào)試工作是個精細(xì)工作。通過對芯片功能的檢驗(yàn)，最后檢查出問題所在。當(dāng)最后解決問題時，電路的正確是非常振奮，也很有成就感和滿足感。</p><p>　　總之，在設(shè)計過程中學(xué)到了許多。作為現(xiàn)代的大學(xué)生

26、，如果僅停留在以往的層次上，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時代的步伐，也無法使自己立足在競爭如此激烈的社會里，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。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】錢培怡.電子電路實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計.西安電子科技大學(xué)出版社.1992</p><p>　　【2】王毓銀.數(shù)字電路

27、邏輯設(shè)計（第三版）.高等教育出版社.1999</p><p>　　【3】陳有卿.集成電路妙用巧用300例.人民郵電出版社.1999</p><p>　　【4】謝自美.電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試.華中科技大學(xué)出版社.2000</p><p>　　【5】高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社.2002</p><p>　　【6】趙保終.中國