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湖南工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目： 智力競賽搶答器 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 李 立 審 批： 任務(wù)書下達(dá)日期 2014年 9 月 1 日 星期一 設(shè)計(jì)完成日期 2014年 9 月 12 日 星期五 | 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 | 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．設(shè)計(jì)一個(gè)可容納8組代表隊(duì)參賽的智力搶答器，每組設(shè)一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)。 2. 搶答器具有第一信號鑒別及數(shù)據(jù)鎖存功能。主持人將設(shè)備復(fù)位（清零）后，發(fā)出搶答指令，當(dāng)?shù)谝唤M參賽者觸動(dòng)按鈕時(shí)，該組指示燈亮。此后，其他組別觸動(dòng)按鈕無效。 3. 設(shè)計(jì)一個(gè)用數(shù)碼管顯示1~8組中最先搶答組別的電路。 4. 搶答器具有定時(shí)35S搶答的功能，當(dāng)主持人發(fā)出搶答指令后開始減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示時(shí)間。當(dāng)搶答時(shí)間到，蜂鳴器鳴叫發(fā)出報(bào)警信號，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)搶答。 5．設(shè)計(jì)一個(gè)犯規(guī)判別電路，并用指示燈顯示。 6．設(shè)置記分顯示電路，每組預(yù)置100分，答對1次加10分，答錯(cuò)1次減10分。 7．功能擴(kuò)展（自選） 二、設(shè)計(jì)要求 1．思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖； 2．單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路； 3．寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； |
| 主要設(shè)計(jì)條件 | 1． 在實(shí)驗(yàn)樓南樓的四樓“綜合實(shí)驗(yàn)室”和“電子實(shí)驗(yàn)室”調(diào)試。 2． 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件及芯片。 | | 1．課程設(shè)計(jì)封面； 2．任務(wù)書； 3．說明書目錄； 4．設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）； 5．單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）； 6．安裝、調(diào)試步驟； 7．故障分析與電路改進(jìn)； 8．總結(jié)與體會(huì)； 9．附錄（元器件清單）； 10． 參考文獻(xiàn)； 11．課程設(shè)計(jì)成績評分表 注：16K紙書寫，要求內(nèi)容獨(dú)立完成。 |
| 進(jìn) 度 安 排 | 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料。 星期二:總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)。 星期三: multisim軟件進(jìn)行電路仿真，修改方案。 星期四 : 上午：電路仿真，確定設(shè)計(jì)方案，擬訂調(diào)試方案或安裝電路。 下午：畫出調(diào)試電路圖, 領(lǐng)元器件。 星期五整天：安裝、調(diào)試電路。 第二周星期一~二: 安裝、調(diào)試電路。 星期三下午：驗(yàn)收電路、歸還器件。 星期四~五: 寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙。 星期五下午:帶設(shè)計(jì)報(bào)告書進(jìn)行答辯，整理實(shí)驗(yàn)室及其它事情。 | | 1．《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試》（第二版） 華中理工大學(xué)出版社-------謝自美 主編 2．《新型集成電路的應(yīng)用》---------電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中理工大學(xué)出版社 梁宗善 主編 3．《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》 高等教育出版社-------------陳大欽 主編 4．《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 高教出版社-------------------彭介華 主編 |
目 錄 一、設(shè)計(jì)方案 1.1 設(shè)計(jì)基本思路............................................ 1.2 基本原理.............................................. 1.3 總電路圖 ............................................ 二、單元電路設(shè)計(jì)方案····································· 2.1、搶答電路單元圖······································· 2.2、定時(shí)電路單元圖····································· 2.3、報(bào)警電路單元圖······································ 2.4、計(jì)分電路設(shè)計(jì)········································ 三、安裝 調(diào)試···································· 四、總結(jié)與體會(huì)············································· 五、附錄················································· 六、參考文獻(xiàn)················································ 評分表.... 1.1 設(shè)計(jì)基本思路 基本功能：設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 擴(kuò)展功能：搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時(shí)器立即倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點(diǎn)搶答，則視為犯規(guī)。 1.2基本原理 根據(jù)對功能要求的簡要分析，將定時(shí)搶答器電路分為主題電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答器按鈕時(shí)，能顯示選手的編號，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答及報(bào)警功能。 比賽開始時(shí)，接通電源，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定時(shí)間。當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。若定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。若選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1.優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答； 4.控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，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。 1.3 總電路圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 圖1 八路智力搶答器方案一設(shè)計(jì)框圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg 圖2 總電路 二..單元電路設(shè)計(jì) 2.1定時(shí)電路設(shè)計(jì) 首先主持人根據(jù)題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時(shí)間（假定為35秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開始，主持人打開開關(guān)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作，產(chǎn)生報(bào)警。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻時(shí)間。 74L192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具備雙時(shí)鐘輸入，同時(shí)具備清零和置位功能。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg 圖3 定時(shí)電路 2.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖13所示。圖中555定時(shí)器用來構(gòu)成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產(chǎn)生電路中頻率的計(jì)算方法相同。3端的輸出信號經(jīng)過三級管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號。當(dāng)4端的輸入信號是高電平時(shí)，振蕩器工作，有報(bào)警信號，4端輸入低電平時(shí)，振蕩器不工作，沒有報(bào)警信號。也就是說需要報(bào)警時(shí)只需控制輸入端即可。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg 圖4 報(bào)警電路 2.3搶答電路設(shè)計(jì) ：SW1-8為八位選手的搶答開關(guān)，SW9單刀雙擲開關(guān)設(shè)為主持人控制開關(guān)。當(dāng)主持人控制開關(guān)置于清零狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為3號選手）按動(dòng)搶答開關(guān)（即閉合SW4），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有效，即標(biāo)志譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會(huì)被接受。這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。搶答結(jié)束后，主持人開關(guān)置于清零狀態(tài)，數(shù)碼管變灰，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，以便進(jìn)入下一輪搶答環(huán)節(jié)。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg 圖5.搶答電路 2.4.計(jì)分電路 計(jì)分電路是由兩個(gè)74L192組成.計(jì)分電路是由一個(gè)3位數(shù)10進(jìn)制數(shù)組成.其中個(gè)位數(shù)一直為0.所以顯示個(gè)位數(shù)的顯示管4個(gè)輸入端都接地.十位數(shù)開始顯示0.所以置數(shù)段的輸入為0000. 百位上顯示1，所以置數(shù)端輸入端為0001.通過開關(guān)加分，減分來實(shí)現(xiàn)高低點(diǎn)平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的加減。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg 圖6.計(jì)分電路 三 安裝調(diào)試 按照總電路圖在軟件上一一對應(yīng)選擇芯片進(jìn)行進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察，如果仿真結(jié)果和預(yù)期一樣，則證明仿真成功。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg 四 總結(jié)與體會(huì) 湖南工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目： 智力競賽搶答器 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 李 立 審 批： 任務(wù)書下達(dá)日期 2014年 9 月 1 日 星期一 設(shè)計(jì)完成日期 2014年 9 月 12 日 星期五 | 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 | 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．設(shè)計(jì)一個(gè)可容納8組代表隊(duì)參賽的智力搶答器，每組設(shè)一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)。 2. 搶答器具有第一信號鑒別及數(shù)據(jù)鎖存功能。主持人將設(shè)備復(fù)位（清零）后，發(fā)出搶答指令，當(dāng)?shù)谝唤M參賽者觸動(dòng)按鈕時(shí)，該組指示燈亮。此后，其他組別觸動(dòng)按鈕無效。 3. 設(shè)計(jì)一個(gè)用數(shù)碼管顯示1~8組中最先搶答組別的電路。 4. 搶答器具有定時(shí)35S搶答的功能，當(dāng)主持人發(fā)出搶答指令后開始減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示時(shí)間。當(dāng)搶答時(shí)間到，蜂鳴器鳴叫發(fā)出報(bào)警信號，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)搶答。 5．設(shè)計(jì)一個(gè)犯規(guī)判別電路，并用指示燈顯示。 6．設(shè)置記分顯示電路，每組預(yù)置100分，答對1次加10分，答錯(cuò)1次減10分。 7．功能擴(kuò)展（自選） 二、設(shè)計(jì)要求 1．思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖； 2．單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路； 3．寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； |
| 主要設(shè)計(jì)條件 | 1． 在實(shí)驗(yàn)樓南樓的四樓“綜合實(shí)驗(yàn)室”和“電子實(shí)驗(yàn)室”調(diào)試。 2． 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件及芯片。 | | 1．課程設(shè)計(jì)封面； 2．任務(wù)書； 3．說明書目錄； 4．設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）； 5．單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）； 6．安裝、調(diào)試步驟； 7．故障分析與電路改進(jìn)； 8．總結(jié)與體會(huì)； 9．附錄（元器件清單）； 10． 參考文獻(xiàn)； 11．課程設(shè)計(jì)成績評分表 注：16K紙書寫，要求內(nèi)容獨(dú)立完成。 |
| 進(jìn) 度 安 排 | 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料。 星期二:總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)。 星期三: multisim軟件進(jìn)行電路仿真，修改方案。 星期四 : 上午：電路仿真，確定設(shè)計(jì)方案，擬訂調(diào)試方案或安裝電路。 下午：畫出調(diào)試電路圖, 領(lǐng)元器件。 星期五整天：安裝、調(diào)試電路。 第二周星期一~二: 安裝、調(diào)試電路。 星期三下午：驗(yàn)收電路、歸還器件。 星期四~五: 寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙。 星期五下午:帶設(shè)計(jì)報(bào)告書進(jìn)行答辯，整理實(shí)驗(yàn)室及其它事情。 | | 1．《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試》（第二版） 華中理工大學(xué)出版社-------謝自美 主編 2．《新型集成電路的應(yīng)用》---------電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中理工大學(xué)出版社 梁宗善 主編 3．《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》 高等教育出版社-------------陳大欽 主編 4．《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 高教出版社-------------------彭介華 主編 |
目 錄 一、設(shè)計(jì)方案 1.1 設(shè)計(jì)基本思路............................................ 1.2 基本原理.............................................. 1.3 總電路圖 ............................................ 二、單元電路設(shè)計(jì)方案····································· 2.1、搶答電路單元圖······································· 2.2、定時(shí)電路單元圖····································· 2.3、報(bào)警電路單元圖······································ 2.4、計(jì)分電路設(shè)計(jì)········································ 三、安裝 調(diào)試···································· 四、總結(jié)與體會(huì)············································· 五、附錄················································· 六、參考文獻(xiàn)················································ 評分表.... 1.1 設(shè)計(jì)基本思路 基本功能：設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 擴(kuò)展功能：搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時(shí)器立即倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點(diǎn)搶答，則視為犯規(guī)。 1.2基本原理 根據(jù)對功能要求的簡要分析，將定時(shí)搶答器電路分為主題電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答器按鈕時(shí)，能顯示選手的編號，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答及報(bào)警功能。 比賽開始時(shí)，接通電源，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定時(shí)間。當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。若定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。若選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1.優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答； 4.控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，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。 1.3 總電路圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 圖1 八路智力搶答器方案一設(shè)計(jì)框圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg 圖2 總電路 二..單元電路設(shè)計(jì) 2.1定時(shí)電路設(shè)計(jì) 首先主持人根據(jù)題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時(shí)間（假定為35秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開始，主持人打開開關(guān)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作，產(chǎn)生報(bào)警。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻時(shí)間。 74L192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具備雙時(shí)鐘輸入，同時(shí)具備清零和置位功能。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg 圖3 定時(shí)電路 2.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖13所示。圖中555定時(shí)器用來構(gòu)成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產(chǎn)生電路中頻率的計(jì)算方法相同。3端的輸出信號經(jīng)過三級管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號。當(dāng)4端的輸入信號是高電平時(shí)，振蕩器工作，有報(bào)警信號，4端輸入低電平時(shí)，振蕩器不工作，沒有報(bào)警信號。也就是說需要報(bào)警時(shí)只需控制輸入端即可。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg 圖4 報(bào)警電路 2.3搶答電路設(shè)計(jì) ：SW1-8為八位選手的搶答開關(guān)，SW9單刀雙擲開關(guān)設(shè)為主持人控制開關(guān)。當(dāng)主持人控制開關(guān)置于清零狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為3號選手）按動(dòng)搶答開關(guān)（即閉合SW4），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有效，即標(biāo)志譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會(huì)被接受。這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。搶答結(jié)束后，主持人開關(guān)置于清零狀態(tài)，數(shù)碼管變灰，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，以便進(jìn)入下一輪搶答環(huán)節(jié)。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg 圖5.搶答電路 2.4.計(jì)分電路 計(jì)分電路是由兩個(gè)74L192組成.計(jì)分電路是由一個(gè)3位數(shù)10進(jìn)制數(shù)組成.其中個(gè)位數(shù)一直為0.所以顯示個(gè)位數(shù)的顯示管4個(gè)輸入端都接地.十位數(shù)開始顯示0.所以置數(shù)段的輸入為0000. 百位上顯示1，所以置數(shù)端輸入端為0001.通過開關(guān)加分，減分來實(shí)現(xiàn)高低點(diǎn)平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的加減。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg 圖6.計(jì)分電路 三 安裝調(diào)試 按照總電路圖在軟件上一一對應(yīng)選擇芯片進(jìn)行進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察，如果仿真結(jié)果和預(yù)期一樣，則證明仿真成功。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg 四 總結(jié)與體會(huì) 湖南工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù) 題 目： 智力競賽搶答器 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 李 立 審 批： 任務(wù)書下達(dá)日期 2014年 9 月 1 日 星期一 設(shè)計(jì)完成日期 2014年 9 月 12 日 星期五 | 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 | 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．設(shè)計(jì)一個(gè)可容納8組代表隊(duì)參賽的智力搶答器，每組設(shè)一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)。 2. 搶答器具有第一信號鑒別及數(shù)據(jù)鎖存功能。主持人將設(shè)備復(fù)位（清零）后，發(fā)出搶答指令，當(dāng)?shù)谝唤M參賽者觸動(dòng)按鈕時(shí)，該組指示燈亮。此后，其他組別觸動(dòng)按鈕無效。 3. 設(shè)計(jì)一個(gè)用數(shù)碼管顯示1~8組中最先搶答組別的電路。 4. 搶答器具有定時(shí)35S搶答的功能，當(dāng)主持人發(fā)出搶答指令后開始減計(jì)時(shí)，并用顯示器顯示時(shí)間。當(dāng)搶答時(shí)間到，蜂鳴器鳴叫發(fā)出報(bào)警信號，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)搶答。 5．設(shè)計(jì)一個(gè)犯規(guī)判別電路，并用指示燈顯示。 6．設(shè)置記分顯示電路，每組預(yù)置100分，答對1次加10分，答錯(cuò)1次減10分。 7．功能擴(kuò)展（自選） 二、設(shè)計(jì)要求 1．思路清晰，給出整體設(shè)計(jì)框圖和總電路圖； 2．單元電路設(shè)計(jì)，給出具體設(shè)計(jì)思路和電路； 3．寫出設(shè)計(jì)報(bào)告； |
| 主要設(shè)計(jì)條件 | 1． 在實(shí)驗(yàn)樓南樓的四樓“綜合實(shí)驗(yàn)室”和“電子實(shí)驗(yàn)室”調(diào)試。 2． 提供調(diào)試用實(shí)驗(yàn)箱和電路所需元件及芯片。 | | 1．課程設(shè)計(jì)封面； 2．任務(wù)書； 3．說明書目錄； 4．設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）； 5．單元電路設(shè)計(jì)（各單元電路圖）； 6．安裝、調(diào)試步驟； 7．故障分析與電路改進(jìn)； 8．總結(jié)與體會(huì)； 9．附錄（元器件清單）； 10． 參考文獻(xiàn)； 11．課程設(shè)計(jì)成績評分表 注：16K紙書寫，要求內(nèi)容獨(dú)立完成。 |
| 進(jìn) 度 安 排 | 第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料。 星期二:總體電路設(shè)計(jì)和分電路設(shè)計(jì)。 星期三: multisim軟件進(jìn)行電路仿真，修改方案。 星期四 : 上午：電路仿真，確定設(shè)計(jì)方案，擬訂調(diào)試方案或安裝電路。 下午：畫出調(diào)試電路圖, 領(lǐng)元器件。 星期五整天：安裝、調(diào)試電路。 第二周星期一~二: 安裝、調(diào)試電路。 星期三下午：驗(yàn)收電路、歸還器件。 星期四~五: 寫設(shè)計(jì)報(bào)告，打印相關(guān)圖紙。 星期五下午:帶設(shè)計(jì)報(bào)告書進(jìn)行答辯，整理實(shí)驗(yàn)室及其它事情。 | | 1．《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試》（第二版） 華中理工大學(xué)出版社-------謝自美 主編 2．《新型集成電路的應(yīng)用》---------電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 華中理工大學(xué)出版社 梁宗善 主編 3．《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》 高等教育出版社-------------陳大欽 主編 4．《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 高教出版社-------------------彭介華 主編 |
目 錄 一、設(shè)計(jì)方案 1.1 設(shè)計(jì)基本思路............................................ 1.2 基本原理.............................................. 1.3 總電路圖 ............................................ 二、單元電路設(shè)計(jì)方案····································· 2.1、搶答電路單元圖······································· 2.2、定時(shí)電路單元圖····································· 2.3、報(bào)警電路單元圖······································ 2.4、計(jì)分電路設(shè)計(jì)········································ 三、安裝 調(diào)試···································· 四、總結(jié)與體會(huì)············································· 五、附錄················································· 六、參考文獻(xiàn)················································ 評分表.... 1.1 設(shè)計(jì)基本思路 基本功能：設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 擴(kuò)展功能：搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時(shí)器立即倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點(diǎn)搶答，則視為犯規(guī)。 1.2基本原理 根據(jù)對功能要求的簡要分析，將定時(shí)搶答器電路分為主題電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答器按鈕時(shí)，能顯示選手的編號，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答及報(bào)警功能。 比賽開始時(shí)，接通電源，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定時(shí)間。當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。若定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。若選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1.優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答； 4.控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，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。 1.3 總電路圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg 圖1 八路智力搶答器方案一設(shè)計(jì)框圖 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg 圖2 總電路 二..單元電路設(shè)計(jì) 2.1定時(shí)電路設(shè)計(jì) 首先主持人根據(jù)題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時(shí)間（假定為35秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開始，主持人打開開關(guān)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作，產(chǎn)生報(bào)警。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻時(shí)間。 74L192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，具備雙時(shí)鐘輸入，同時(shí)具備清零和置位功能。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg 圖3 定時(shí)電路 2.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖13所示。圖中555定時(shí)器用來構(gòu)成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產(chǎn)生電路中頻率的計(jì)算方法相同。3端的輸出信號經(jīng)過三級管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號。當(dāng)4端的輸入信號是高電平時(shí)，振蕩器工作，有報(bào)警信號，4端輸入低電平時(shí)，振蕩器不工作，沒有報(bào)警信號。也就是說需要報(bào)警時(shí)只需控制輸入端即可。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg 圖4 報(bào)警電路 2.3搶答電路設(shè)計(jì) ：SW1-8為八位選手的搶答開關(guān)，SW9單刀雙擲開關(guān)設(shè)為主持人控制開關(guān)。當(dāng)主持人控制開關(guān)置于清零狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為3號選手）按動(dòng)搶答開關(guān)（即閉合SW4），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有效，即標(biāo)志譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會(huì)被接受。這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。搶答結(jié)束后，主持人開關(guān)置于清零狀態(tài)，數(shù)碼管變灰，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，以便進(jìn)入下一輪搶答環(huán)節(jié)。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg 圖5.搶答電路 2.4.計(jì)分電路 計(jì)分電路是由兩個(gè)74L192組成.計(jì)分電路是由一個(gè)3位數(shù)10進(jìn)制數(shù)組成.其中個(gè)位數(shù)一直為0.所以顯示個(gè)位數(shù)的顯示管4個(gè)輸入端都接地.十位數(shù)開始顯示0.所以置數(shù)段的輸入為0000. 百位上顯示1，所以置數(shù)端輸入端為0001.通過開關(guān)加分，減分來實(shí)現(xiàn)高低點(diǎn)平的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的加減。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg 圖6.計(jì)分電路 三 安裝調(diào)試 按照總電路圖在軟件上一一對應(yīng)選擇芯片進(jìn)行進(jìn)行連接，然后啟動(dòng)開關(guān)觀察，如果仿真結(jié)果和預(yù)期一樣，則證明仿真成功。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg 四 總結(jié)與體會(huì)
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