PAGEPAGE1長沙學(xué)院數(shù)字電路課程設(shè)計報告書——四人智力競賽搶答器系別名稱：電子與通信工程系學(xué)生姓名：專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化班級：電氣一班學(xué)號實習(xí)時間：四人智力競賽搶答器一，設(shè)計目的；1、掌握四人智力競賽搶答器電路的設(shè)計、組裝和調(diào)試方法。2、熟悉數(shù)字集成電路的設(shè)計和使用方法。設(shè)計過程：為了加深對數(shù)字電子技術(shù)課程理論知識的理解，有效地提高動手能力，獨立分析問題、解決問題能力，協(xié)調(diào)能力和創(chuàng)造性思維能力，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)綜合運用理論知識解決實際問題的能力?，F(xiàn)設(shè)計一個四人智能搶答器，通過電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設(shè)計方法和組織實踐的基本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實踐的程序和方法。二、設(shè)計任務(wù)與要求1．設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺可供4名選手參加比賽的智力競賽搶答器。選手搶答時數(shù)碼管顯示選手組號，同時對應(yīng)的LED燈亮。2．設(shè)計要求（1）4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕和發(fā)光二極管，按鈕和發(fā)光二極管的編號都與選手的編號對應(yīng)，也分別為1，2，3，4。（2）給主持人設(shè)置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零和搶答的開始。（3）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，該選手編號立即鎖存，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。（4）用555產(chǎn)生頻率為1HZ的脈沖信號，作為定時計數(shù)器的CP信號。三、四人智力競賽搶答器電路原理分析及設(shè)計搶答開始時，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S5，74LS175的輸出Q1~Q4全為0，所有發(fā)光二極管LED均熄滅。當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，首先做出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，同時，通過與非門F2送出的信號鎖住其余3個搶答者的電路，不再接受其他信號，直到主持人再清除信號為止。四人智力搶答器原理圖四、電路設(shè)計與單元電路分析1.電路設(shè)計電路由選手開關(guān)電路、主持人開關(guān)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。2.單元電路分析（1）選手開關(guān)此電路由4個開關(guān)組成，四位搶答者通過開斷各自的開關(guān)開關(guān)實現(xiàn)搶答，給編碼器輸入高低電平，其中低電平為有效搶答信號。（2）主持人開關(guān)此電路由1個開關(guān)和一個10kΩ的電阻組成，主持人通過開斷開關(guān)控制整個電路開合。（3）觸發(fā)鎖存電路此電路由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(xiàn)，由主持人輸入手動負(fù)脈沖控制)。2.四個搶答鍵控制功能(有按鍵實現(xiàn))。3．顯示功能(用數(shù)字邏輯實驗箱中的發(fā)光二極管實現(xiàn)。4.脈沖信號控制功能(由主持人輸入手動正脈沖控制)。其功能表如下：（4）時間脈沖電路此電路由74LS00組成的多諧振蕩器和74LS74組成的4分頻電路組成。其中，74LS00的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和真值表如下：真值表：Inputs輸入輸出ABYLLHLHHHLHHHL（5）搶答鑒別電路此電路由雙4輸入與非門74LS20組成，用以鑒別燈的亮與不亮。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和真值表如下：（6）顯示電路此電路由四個發(fā)光二極管LED和四個100Ω電阻串聯(lián)組成，當(dāng)哪個選手搶答到，則其對應(yīng)的發(fā)光二極管亮。四、總原理圖及元器件清單1．總設(shè)計電路圖；2.Multisim仿真圖如下：3．元件清單名稱型號主要參數(shù)數(shù)量4D觸發(fā)器74LS1751輸入與非門74LS201多諧振蕩器74LS001分頻電路AE5551普通電阻10KΩ10普通電阻100kΩ1四相開關(guān)5普通電阻510Ω8普通電容0.1μF、0.01μF1發(fā)光二極管LED1~4紅色4導(dǎo)線若干萬能板1鎖存CD45111五、結(jié)論與心得此次設(shè)計我們得到的最終結(jié)論如下：搶答開始時，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)，所有發(fā)光二極管LED均熄滅。當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，首先做出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，同時，通過與非門F2送出的信號鎖住其余3個搶答者的電路，不再接受其他信號，直到主持人再次清除信號為止。理論指導(dǎo)實踐，但是，理論中有不少純理想化的成分，在實驗中應(yīng)考慮實踐中各部分合理論的差距，差別。在實際中，電阻，電容，的真實值不會那樣準(zhǔn)確。各器件的輸入端在理論中懸空是表示接高電平，但是實際的邏輯器件如果輸入端本該接高電平而沒接，可能會導(dǎo)致元通過這次數(shù)字電路課程設(shè)計我學(xué)到了很多關(guān)于數(shù)電力量方面和實踐方面的知識，受益匪淺，更重要的是鍛煉了自己的動手能力。通過短暫幾天的學(xué)習(xí)，讓我體會到想要創(chuàng)造一個實用的電子設(shè)備要經(jīng)過很長時間的設(shè)計與改造，因為實際與理論有很大的區(qū)別。在我們學(xué)習(xí)的過程中不僅考驗了我們對知識的吸收和掌握，而且也考驗了我們的細心和耐心。這次課程設(shè)計更多的是讓我看清楚了自己，明白了凡事都需要耐心，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論知識的不足在這次實習(xí)中表現(xiàn)的很明顯。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習(xí)，同時我認(rèn)為我們的工作是一個團隊的工作，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。最后在老師指導(dǎo)下和同學(xué)的配合下順利的完成了數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計。此次設(shè)計過程中出現(xiàn)一點問題。當(dāng)其中的一個開關(guān)出現(xiàn)故障時（如短路），主持人開關(guān)電路將不能清零。通過此次設(shè)計，我們進一步加深了對數(shù)字電路知識的認(rèn)識與理解，掌握了四人智力競賽搶答器電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。更加熟練的運用仿真軟件，并學(xué)習(xí)了運用軟件測試、調(diào)試、改進電路。培養(yǎng)了