電氣與電子信息工程學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：8路智力競賽定時搶答器專業(yè)班級： xxx學(xué)生姓名：xxx學(xué)號： xxx指導(dǎo)教師：xxx設(shè)計時間：2013.06.17-2013.06.28教師評語：成績 —評閱教師 日期 8路智力競賽定時搶答器一、 設(shè)計任務(wù)及要求本課程設(shè)計的基本任務(wù)，通過指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地獨立完成數(shù)字電路的設(shè)計任務(wù)，加深學(xué)生對理論知識的理解，有效地提高了學(xué)生的動手能力，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。重提高學(xué)生在數(shù)字電路應(yīng)用方面的實踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識解決實際問題的能力。學(xué)生通過電路的設(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)計的作用、目的通過課程設(shè)計各環(huán)節(jié)的實踐，應(yīng)使學(xué)生達(dá)到如下掌握數(shù)字邏輯電路分析和設(shè)計的基本方法⑴根據(jù)設(shè)計任務(wù)和指標(biāo)，初選電路；⑵通過調(diào)查研究、設(shè)計計算，確定電路方案；⑶選測元器件，安裝電路，獨立進(jìn)行試驗，并通過調(diào)試改進(jìn)方案；⑷分析課程設(shè)計結(jié)果，寫出設(shè)計總結(jié)報告。培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題能力⑴學(xué)會自己分析、找出解決問題的方法；⑵對設(shè)計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案；⑶掌握一些測試電路的基本方法，課程設(shè)計中出現(xiàn)一般故障，能通過分析、觀察、判斷、試驗、再判斷'的基本方法獨立解決；⑷能對課程設(shè)計結(jié)果進(jìn)行分析和評價。掌握安裝、布線、調(diào)試等基本技能⑴掌握常用的仿真軟件，并能夠利用仿真軟件進(jìn)行一定的電路調(diào)試、改進(jìn)；⑵掌握數(shù)字電路布線、調(diào)試的基本技巧；⑶鞏固常用儀器的正確使用方法。培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計實踐，樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)學(xué)生具有一定的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟(jì)觀點、全面觀點及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。三、設(shè)計過程1、方案設(shè)計與論證搶答器的總體框圖：圖2-1-1所示電路包括主體電路和擴(kuò)展電路兩部分。其中主體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)碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能以及報警功能。圖1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：（1）優(yōu)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；（2） 揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響；（3） 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；（4）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。單元電路設(shè)計時間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源。（如圖）計數(shù)電路的設(shè)計該電路主要是對選手搶答的時間進(jìn)行限制，可根據(jù)實際情況來設(shè)定。我們設(shè)定的有效搶答時間是30S，且是30進(jìn)制的減法器，這樣更加具有人性化，能使選手客觀的感覺到剩余的時間是多少。我們選用的是74LS192芯片。（如圖）通過兩片74LS192級聯(lián)，U2的減記數(shù)時鐘輸入端接時鐘脈沖產(chǎn)生電路、U2的進(jìn)位輸出端（BO）接U1的減記數(shù)時鐘輸入端。即當(dāng)U2從9跳變到0的時候給U1一個有效的信號，使得其計數(shù)。搶答電路的設(shè)計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，其電路組成如圖所示：74LS1聊DU1Key8八路搶答器的工作原理是：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。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0,74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。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>10輸入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S1），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1”。另外，CTR=1，使74LS148的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。定時電路的設(shè)計該電路主要是對選手搶答的時間進(jìn)行控制，從而有效的控制賽程的時間。我們設(shè)定的時間是30s，所求開始搶答的時候顯示是00，而當(dāng)主持人按下開關(guān)的時候則從30開始做減法運(yùn)算。主要電路如圖44定時電路圖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報警電路的設(shè)計報警電路的設(shè)計主要是為了提醒主持人和選手此刻不能搶答。即當(dāng)過了有效時間和有人搶答的時候，報警電路就會產(chǎn)生光電和聲音報警，從而提示選手和主持人。報警電路主要以發(fā)光二極管和蜂鳴器組成。如圖A3VCC :R31ig103555_VIRTUALRSTOUTDISTHRTRICONA3VCC :R31ig103555_VIRTUALRSTOUTDISTHRTRICON133SONALERT200Hz時序控制電路設(shè)計時序控制電路是搶答器的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：（1） 當(dāng)主持人將按下控制開關(guān)時，EI端為0,搶答和定時電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)；（2） 當(dāng)參賽選手按動搶答器開關(guān)時，搶答電路和定時電路停止工作；（3） 當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，但無人搶答時，搶答電路和定時電路停止工作。_U18B86_yi7A89SONALERT200Hz74LS04D8374LS04D_U18B86_yi7A89SONALERT200Hz74LS04D8374LS04D74LS08D 74LS04D圖時序電路圖電路總圖如圖6711J1U5(7U474LS48DVCC123113U2A74LS279DU3B74LS279D32974LS148D■879■?CC5VR12X8DIPJ4J5J J5,J6J7J8!ey=AKey：KAyi=A」」箴。-R5

4k。3638C2220uF5C:R17110?！鯦oU11U12■?ccSc:R8110。28?LED2yTTTTVCCRST OUTDISTRICONA137-i-C1100nF86555_VIRTU8887Key=Space_L_74LS04DU19A.74LS08D8374LS04DU974LS48DU1074LS48卅776748145?LS192t34U13A—廣74LS08D74LS04DU874LS192D4489SONALERTU20C200Hz74LS08D 74LS04D總體電路圖仿真搶答電路的仿真如 圖 4-1-1定時電路的仿真如圖報警電路的仿真SONALERT200Hz第六章心得這次電子課程設(shè)計將理論與實踐有機(jī)地結(jié)合，既考查對理論知識的掌握程度，也考察實際動手能力和電腦操作能力，同時也對我們知識的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新設(shè)計思維能力提出更高要求。對于這次八路搶答器，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)查閱各種類似的設(shè)計以及老師講解，同時也查閱所提供的芯片功能，在仿真上實踐自己所布置的電路圖，慢慢地邊修改自己設(shè)計的不足，邊參詳同學(xué)們成功之處，可以講，與同學(xué)交流是我們小組設(shè)計成功一大助力。另外對各種器件的熟練掌握，是勾畫出基本的設(shè)計圖成功的關(guān)鍵，我們小組花了大量時間翻閱各種資料，特別是各芯片的真值表和引腳圖方面，同時也借助上網(wǎng)查詢填補(bǔ)這方面知識，令我們受益匪淺。當(dāng)最電路的正確使我們非常振奮，也很有成就感和滿足感。這次電子設(shè)計雖然花了很多時間，但是很值得，不但熟悉了很多芯片的功，學(xué)到了在上課學(xué)不到的東西通過自己分析和設(shè)計更好地運(yùn)用了它們，而且還學(xué)會了它們更多的功能，發(fā)現(xiàn)它們的功能遠(yuǎn)比書上說的多很多，可以利用不同的接法設(shè)計出各種各樣不同的電路出來。附錄附錄A芯片引腳圖)L L)L LLlIULUJUULJETEFrHElYZ化忸74LS148BCD—七BCD—七￡5詩碼器配動器74LS4874LS48山田L(fēng)ULU由』Ll!l物煩山田L(fēng)ULU由』Ll!l物煩Q3'Q3ttukdHhRHCPLJCTtFL必74LS19274LS192uqucuquccc9?三liAB-BgdleJ:?口-Q74LS27974LS27974LS08

74LS08Rj回間FlTllTuuuUJLiLUUJUJUJlir74LS04附錄B元件清單序號類型數(shù)量174LS279（RS鎖存器）1274LS48（4線—段譯碼驅(qū)動器）3374LS148（8線—線優(yōu)先編碼器）1474LS192（十進(jìn)制可逆計數(shù)器）2574LS121（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）1674LS00（二輸入與非門）2774LS20（四輸入與非門）28NE55529晶體管3DG130110七段數(shù)碼管（共陰極）111B鍵（觸發(fā)開關(guān)）912發(fā)光二極管113揚(yáng)聲器114B鍵（輸入開關(guān)）815電阻（510Q）216電阻（1KQ）217電阻（10KQ）918電阻（15KQ）219電阻（68KQ）220電容（0.01代）221電容（0.1尸）222電容（10代）223電容（100尸）2參考文獻(xiàn)[1]閻石《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）》北京：高等教育出版社.2006[2]張克農(nóng)《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》北京：高等教育出版社.2003