1、編號和電子化技術(shù)課程設(shè)計報告標題：數(shù)字定時應(yīng)答器姓xxx xxx xxx學(xué)生編號。20102221 20102234 20103734班級：1班，2010，農(nóng)業(yè)電氣化與自動化講師：xxx設(shè)計時間：2012年10月15日-10月28日信息與工程學(xué)院目錄一、設(shè)計任務(wù)和要求.3二、設(shè)計原則和系統(tǒng)框圖.4三、單元電路設(shè)計.5四.電路測試數(shù)據(jù)和結(jié)果.11V.結(jié)束語.13六.參考.15七、整機電路原理圖.15一、設(shè)計任務(wù)和要求1.設(shè)計一個問答器，可以被8個參賽者或8個團隊同時使用。它們的數(shù)字是0.1.2.3.4.5.6.7，每個都使用一個測驗按鈕。按鈕的數(shù)量對應(yīng)于參賽者的數(shù)量2.設(shè)置一個由主機控制的系統(tǒng)清

2、除和應(yīng)答控制開關(guān)。3.應(yīng)答器具有鎖存和顯示功能。第一個答案開始后，如果玩家按下按鈕，相應(yīng)的數(shù)字將被鎖定并顯示在發(fā)光二極管數(shù)碼管上，揚聲器將發(fā)出報警聲。此外，有必要阻斷輸入電路，禁止其他玩家先回答。優(yōu)先參賽選手的號碼將被保留，直到主持人清除系統(tǒng)。4.應(yīng)答器具有定期應(yīng)答的功能，一次應(yīng)答的時間由主機設(shè)定(例如30秒)。當(dāng)主機啟動“開始”鍵時，計時器將倒計時，揚聲器將發(fā)出短暫的聲音，持續(xù)約0.5秒。5.參賽者在設(shè)定的時間內(nèi)先回答，先回答有效，計時器停止工作，玩家的號碼和第一次回答時間顯示在顯示屏上，并一直保持到主持人清除系統(tǒng)。6.如果預(yù)定時間已經(jīng)到來，但沒有人先回答，則第一個答案無效，系統(tǒng)報警并禁止第

3、一個答案，00顯示在預(yù)定顯示屏上。二、設(shè)計原則和系統(tǒng)框圖分析整體框圖的功能，描述整體框圖的工作過程。如定時應(yīng)答器的總體框圖所示，它由兩部分組成：主電路和擴展電路。主電路完成基本的先答功能，即當(dāng)玩家按下先答按鈕時，可以顯示玩家的號碼，阻斷輸入電路，禁止其他玩家先答。擴展電路完成定時響應(yīng)功能。其工作原理是：開機后，當(dāng)主機開關(guān)處于“清除”位置時，應(yīng)答器處于禁止狀態(tài)，播放器號碼的發(fā)光二極管數(shù)字顯示不亮，應(yīng)答器計時時間的發(fā)光二極管數(shù)字顯示顯示設(shè)定時間。當(dāng)主持人將開關(guān)轉(zhuǎn)到“開始”位置時，應(yīng)答者進入工作狀態(tài)，參賽者回答第一個問題。當(dāng)一個玩家按下第一個回答按鈕時，其他玩家再次按下該按鈕是無效的，并且警報響起以

4、指示他們進入回答問題的狀態(tài)。玩家號碼的發(fā)光二極管數(shù)字顯示屏顯示成功回答第一個問題的玩家的號碼。同時，計時時間開始倒計時，第一個答案的計時時間指示燈數(shù)字顯示玩家回答問題的剩余時間。當(dāng)搶答時間到了，優(yōu)先編碼電路停止工作，選手不能繼續(xù)搶答。搶答計時時間的LED數(shù)字顯示屏顯示的時間為“0”。原理與設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖發(fā)生電路、十進制同步升降計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48解碼電路和兩個7段數(shù)碼管組成。具體電路如圖3所示。兩個模塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過解碼電路74LS48顯示在數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74192預(yù)設(shè)號碼控制終端實現(xiàn)預(yù)設(shè)號碼，程序主機

5、根據(jù)搶答的難度設(shè)置搶答的時間。計數(shù)器由預(yù)設(shè)時間電路預(yù)設(shè)，計數(shù)器的時鐘脈沖由第二脈沖電路提供。按鈕彈出后，計數(shù)器開始加減計數(shù)，并在普通陰極七段數(shù)字顯示管DPY_7-SEG上顯示時間。當(dāng)有人先回答時，它會停止計數(shù)，并在此時顯示倒計時時間。如果沒有人先回答，倒計時時間到了，輸出一個低電平給定時控制電路，控制報警電路發(fā)出報警，同時，參賽者的先回答在以后無效。三、單元電路設(shè)計給出了單元電路圖，分析并記錄了各單元電路的功能。1.第一應(yīng)答電路的設(shè)計設(shè)計電路如圖2所示。該電路由優(yōu)先級編碼器74LS148和鎖存器74LS297完成。該電路主要完成兩個功能：一是區(qū)分玩家按鍵的順序，鎖存優(yōu)先響應(yīng)者的號碼，同時解碼顯

6、示電路顯示號碼(顯示電路采用七段數(shù)字顯示管)；第二，其他玩家禁止按鍵，他們的按鍵操作無效。圖2工作過程：當(dāng)開關(guān)s設(shè)置為“清零”端時，RS觸發(fā)器的r和s端都為0，四個觸發(fā)器的輸出都設(shè)置為0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端(圖中的5端)等于0，使其處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)設(shè)置為“啟動”時，應(yīng)答器處于等待工作狀態(tài)。當(dāng)玩家按下應(yīng)答器按鈕(如按下S5)時，74LS148的輸出由RS鎖存，CTR=1，RBO(圖中4個端子)=1，七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，解碼為“此外，CTR=1使74LS148優(yōu)先編碼工作標志端子(圖中端子5)=1，其處于禁止狀態(tài)并阻止其它鍵的輸入。當(dāng)按

7、鍵被釋放和按下時，此時74LS148仍然是CTR=1，所以優(yōu)先編碼工作標志端子(圖中端子5)=1，所以74LS148仍然處于禁止狀態(tài)，這保證了第二次按鍵時不會有信號輸入，從而保證了應(yīng)答者的優(yōu)先級。如果有另一個答案，主機應(yīng)該將S開關(guān)重置為“清除”，然后繼續(xù)下一個答案。74LS148是一個8線-3線優(yōu)先編碼器，表1是它的功能表。2.時序電路設(shè)計程序主機根據(jù)應(yīng)答者的難易程度設(shè)計應(yīng)答者的時間，通過預(yù)設(shè)時間電路預(yù)設(shè)計數(shù)器，選擇十進制同步升降計數(shù)器74LS192進行設(shè)計，計數(shù)器的時鐘脈沖由第二脈沖電路提供。具體電路如圖3所示。原理與設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖發(fā)生電路、十進制同步升降計數(shù)器74LS

8、192減法計數(shù)電路、74LS48解碼電路和兩個7段數(shù)碼管組成。具體電路如圖3所示。兩個模塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過解碼電路74LS48顯示在數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。原理與設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖發(fā)生電路、十進制同步升降計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48解碼電路和兩個7段數(shù)碼管組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，并通過解碼電路74LS48及其時鐘信號顯示在數(shù)碼管上圖3由時鐘生成電路提供。按鈕彈出后，計數(shù)器開始加減計數(shù)，并在普通陰極七段數(shù)字顯示管DPY_7-SEG上顯示時間。當(dāng)有人先回答時，它會停止計數(shù)，并在此時顯示倒計時時間。

9、如果沒有人先回答，倒計時時間到了，輸出一個低電平給定時控制電路，控制報警電路報警，同時，選手先回答無效由發(fā)光二極管和10k歐姆電阻組成。當(dāng)定時器時間到了，沒有人回答，發(fā)光二極管亮，回答電路和計時電路停止工作。4.時序控制電路的設(shè)計時序控制電路是應(yīng)答器設(shè)計的關(guān)鍵，它必須完成以下三個功能。1)當(dāng)主機將控制開關(guān)切換到“開始”位置時，揚聲器發(fā)出聲音，應(yīng)急應(yīng)答電路和計時電路進入正常應(yīng)急應(yīng)答工作狀態(tài)。2)當(dāng)選手按下第一個應(yīng)答按鈕時，揚聲器發(fā)出聲音，第一個應(yīng)答電路和計時電路停止工作。3)當(dāng)設(shè)置的應(yīng)答時間到了，沒有應(yīng)答時，揚聲器發(fā)出聲音，計時電路停止工作。根據(jù)上述功能要求，設(shè)計的時序控制電路如圖5所示。在圖中

10、，G1門的功能是控制時鐘信號CP的釋放和禁止，而G2門的功能是控制74LS148的輸入使能端。圖11和圖4的工作原理是，當(dāng)主機控制從“清除”位置到“開始”位置的切換時，從(圖2)中的74LS279輸出的1Q=0被G3反相，并且a=1，則時鐘信號CP可以被施加到74LS192的CPD時鐘輸入端，并且定時電路可以倒計時。同時，當(dāng)計時時間未到時，“計時到信號”為1，門G2的輸出為0，74LS148處于正常工作狀態(tài)，實現(xiàn)了功能的要求。當(dāng)玩家在固定時間內(nèi)按下第一個應(yīng)答鍵時，1Q=1，G3反相，A=0，阻斷CP信號，定時器繼續(xù)工作；同時，G2門的輸出=74LS148處于禁止工作狀態(tài)，實現(xiàn)了功能的要求。計時

11、時間到了，“信號計時”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止玩家先回答。與此同時，G1門處于關(guān)閉狀態(tài)，阻斷了陰極保護信號，使定時電路保持在00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)了(功能3)的要求。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路和發(fā)聲時間。四.電路測試數(shù)據(jù)和結(jié)果(1)單元電路檢測(1)應(yīng)答電路將主機控制開關(guān)置于“清除”位置，用萬用表檢查RS觸發(fā)器的端子是否處于低電平，輸出端子(4Q1Q)是否都處于低電平。因此，74LS48的4端/=0關(guān)閉顯示器；74LS148的選通輸入端，即端子5=0，處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。然后將主機的控制開關(guān)轉(zhuǎn)到“開始”位置，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處

12、于工作狀態(tài)，即應(yīng)答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)玩家按下緊急響應(yīng)按鈕(如果按下)時，給8個緊急響應(yīng)端口低電平的輸入信號，即74LS 148=010=0的輸入信號，通過RS鎖存后，74LS279的輸出。另外，1Q=1，因此74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號將不會被接收。定時電路如果555的外圍電路沒有調(diào)整到符合要求，用示波器檢查555的輸出波形是否為1Hz方波信號。將74LS192的數(shù)據(jù)輸入端設(shè)置為先回答的時間，如35秒(00110101)的8位數(shù)據(jù)。觀察顯示器的顯示時間是否倒計時。如果有任何問題，請根據(jù)原則進行修改。時序控制電路和報警電路1當(dāng)主機將控制開關(guān)切換到“開始”位置時，應(yīng)急應(yīng)

13、答電路和計時電路進入正常應(yīng)急應(yīng)答工作狀態(tài)。當(dāng)選手按下第一個應(yīng)答按鈕時，揚聲器會發(fā)出聲音，第一個應(yīng)答電路和計時電路停止工作。3當(dāng)設(shè)置的應(yīng)答時間到了，沒有應(yīng)答時，揚聲器發(fā)出聲音，應(yīng)答電路和計時電路停止工作。(2)整機電路調(diào)試(1)開始時，主機將控制開關(guān)接地，緊急應(yīng)答電路中鎖存器74LS279的狀態(tài)輸出全部為0，鎖存器74LS48的關(guān)燈輸入與鎖存器74LS279的1Q相連，因此緊急應(yīng)答電路不顯示(清零)；同時，在定時電路部分中，遞減計數(shù)器74LS192的預(yù)置數(shù)端子為0，并且預(yù)置數(shù)被預(yù)先發(fā)送到遞減計數(shù)器。當(dāng)主機按鈕彈出時，計數(shù)器開始計數(shù)，第一個答案開始；(2)當(dāng)無人按鍵且回答時間未到時，優(yōu)先編碼器輸出

14、為1，計數(shù)器輸出為74LS148，即=0，優(yōu)先編碼器和計數(shù)器工作正常；(3)當(dāng)有人在指定時間按下第一個應(yīng)答鍵時，輸出為0，1Q=1，=1，優(yōu)先編碼器停止工作。之后，玩家的第一個答案無效，電路在發(fā)光二極管上顯示按鍵的號碼；同時，1Q=1，計數(shù)部分的計數(shù)脈沖=0，計數(shù)器停止工作，此時倒計時時間被記錄并顯示在發(fā)光二極管上；74LS148的端子從1跳到0，輸出瞬時高電平，發(fā)光二極管點亮。(4)如果在規(guī)定時間內(nèi)沒有應(yīng)答，它將從1跳到0，Q將輸出一個瞬時高電平，發(fā)光二極管將點亮；=1，緊急應(yīng)答電路停止工作，隨后的緊急應(yīng)答按鈕無效。(3)實驗數(shù)據(jù)記錄74LS14874LS27974LS4874LS19274

15、LS192慢化劑開關(guān)1Q01000010CP0110001111CP有人回答00111111074LS121555宿主開關(guān)sCP1QS公共關(guān)系4311CP11100101100001CP111001111000有人回答1CP001010101111V.結(jié)論經(jīng)過一個多星期的共同努力，我們終于完成了數(shù)字電路課程設(shè)計項目。雖然時間不長，但我們在這個過程中收獲了很多。因為我以前沒有做過這個題目，所以當(dāng)我第一次看到這個題目的時候，我很茫然。我不知道什么時候開始做，也不知道如何使用焊槍。在老師的指導(dǎo)下，我和另外兩個學(xué)生開始檢查數(shù)據(jù)和討論，并開始設(shè)計整機的電路原理圖。我們認為只有設(shè)計好這個才是前期準備的關(guān)鍵

16、。在這個過程中，我們有沖突，爭論和矛盾，但經(jīng)過討論，我們找到了最好的解決辦法，并獲得了友誼。在這段時間里，我們經(jīng)歷了階段性成功的喜悅，測試失敗后的失望，陷入困境時的困惑，以及再投資的復(fù)蘇。在老師的指導(dǎo)下，我們終于成功地解決了所有的問題。當(dāng)電源打開，計時器在跳動，一切正常時，我們終于體驗到了成功的快樂，我們培養(yǎng)了無與倫比的默契和深厚的友誼。通過本課程設(shè)計，最大的收獲是將書本與實踐相結(jié)合，提高實踐能力。我學(xué)到了很多，懂得了團結(jié)合作的真諦，這對我們以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。作為電氣工程專業(yè)的學(xué)生，課程設(shè)計對我們來說非常重要。在這次實驗中，我們從一開始就了解了各個元件的組成和功能，記住了各個元件引腳的位置，大致了解了各個部分的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，并且簡單地