八路智力竞赛抢答器设计实验报告材料

实用文档数字电子技术课程设计题 目：八路智力竞赛抢答器设计姓 名：专 业:电子科学与技术班 级：122 班学 号：指导教师：20年 月 日安徽科技学院理学院文案大全安徽科技学院数字电子技术课程设计报告八路智力竞赛抢答器设计一、课程设计题目（与实习目的）（一）、题目：八路智力竞赛抢答器设计（二）、实习目的：1 进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。2熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用 其进行电路设计。3了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。4.培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。5 数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的 能力。二、任务和要求实现抢答器的方法很多，如 EPRO编程、RAh编程、单板机、单片机等，都可以 组成抢答器系统。（1）抢答器设计要求设计一个抢答器，基本要求：1. 抢答器可以实现基本抢答；可同时供 8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 SO S1、S2、S3 S4 S5、S6 S7。2. 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。3. 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此 外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将 系统清零为止。三、总体方案的选择（1）总体方案的设计针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：方案一：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是 抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器， 单稳态触发器又与报警 电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。 另外由主持人控制开关和其 他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。主体框图如下：图1八路智力抢答器方案一设计框图方案二：主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先 编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答， 信号再经过译码 器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号， 到此完成的是抢答功能；如果没有人抢答，30秒减计数器减到00时也会发出报警信号，此是完成计时功能。主体框图如下：图2八路智力抢答器方案二设计框图(2) 总体方案的选择相比之下，第二种方案更好些。它的优点表现在以下几个方面：这种方案原理比 较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路；更容易实现报警提示功能，在有选手抢答后或者计时开始和结束时。既 减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。四单元电路的设计1.设计所使用的元件及工具：74LS483个;74LS279 1个;74LS1922个;74LS1481个;74LS00 3个;74LS10 1个；发光二极管1个；555 1个；电容：0.1卩f 1个；0. 01 卩 f1个;电阻：10kQ 9 个；15KQ 1个；1kQ 1个；68KQ1个实验板一块； 万用表一个； 钳子一个； 导线若干。2各个单元电路(1)抢答电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的 编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按钮操作无效。因此，选用优先编码 器74LS148和RS锁存器74LS279以及译码显示电路完成上述功能。；二 V ： -:Key:“ I - * :K町奇昭:：U : : : I-T o - Key-j|pa yp卡位1K-ay.： SfftceaU574LSJ3D!1-Bi -CO-11 -4T 4E/EE0JIQOnFCfMSVIRTUAL Time is如-74LS192H 位74LSJ8Da礼0weKT-(MT酣TWIEI心图12定时电路工作原理：首先主持人根据题的难易程度改变74LS192的输入端D3D2D1D的电平来确定抢答时间（假定为30秒），555构成秒脉冲产生电路为计时电路提供脉冲。 抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态， 数码管显示定时时间。抢答开始，主持人打开开关，计数器处于计数状态，555产生的秒脉冲与十位74LS192借位输出端（其初始状态为高电平）相与。计数器递减计数 至00,十位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，产生报警。计时期间 有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间。（3）报警电路设计由555定时器和三极管构成的报警电路如图 13所示。图中555定时器用来构成 多谐振荡器，其震荡频率和秒脉冲产生电路中频率的计算方法相同。3端的输出信号经过三级管驱动扬声器，发出报警信号。当4端的输入信号是高电平时，振荡器工作, 有报警信号，4端输入低电平时，振荡器不工作，没有报警信号。也就是说需要报警 时只需控制输入端即可。电路图如下：5VVGC013R5IkQ ： ： VI555 TIMER4RATEDBUZZER200 HzC5IQOuFR7 :：1kO2H171I-4-4k-yccE3T0OTDISTHETEICOW图13报警电路(4) 时序控制电路时序控制电路是抢答器设计的关键，需要完成以下三项功能：a. 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进 入正常抢答工作状态。b. 当竞赛选手按动抢答键时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。c. 当设定的抢答时间到，无人抢答时扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止 工作。本设计中采用门电路对控制开关、抢答电路、定时电路、报警电路进行连接，以 实现上述三项功能要求(如图14所示)。CPdST图14时序控制电路其中，两输入与非门采用74LS00,引脚图如图15所示。三输入与门采用74LS11, 引脚图如图16所示。电路中利用与非门两输入端相连实现非门的逻辑功能。n12IIIQ9B上D-iA*1AHBh21T图1Cl133i竝5 74LS11C1?4a500引3115R9 tIOkQJ3电1Key =j|paceKey =jpaceKty = SpiceIDkQ10kDVCC10kD-RFjnT4LS14SN4?74LSQ0-N了41M0N15V111S31X3102HSZZinngiXfelG他七ENDLESS TIMER FUft昇-u討繼C45U12Ao7JL311Nvine74L5Q0IN74L&ar74LS192NGHD建VCC七、小结通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用Multisim仿真进行仿真受益匪浅，现总结如下。本设计的难点在于时序控制电路的设计，如何在第一位抢答者抢答题目后让编码 器停止工作；如何使计时电路在抢答后停止倒计时； 如何让定时电路和抢答电路同时 清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用74LS279勺输出1C完成上述控制任务。从这一点，折射出自己在平时的学习中较死板， 缺乏变通 思考的能力。在电路仿真的过程中，由于Multisim操作相对较简单，因此在仿真过程 中较为顺利。通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断 练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。八分析和总结。本次课程设计我只用了一个星期的时间就全部做完，效率很高，因为在设计之前根据设计的要求，每个模块都仔细的设计分析了，正是整个过程我都认真的态度和方 案选择合适，才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很多。 可以总结为以下 的几点：（一）、巩固数电知识这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程 中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。 我在最开始，就先将实习用到的知识通 过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负 担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻， 对后来的快速设计起了很好的铺垫作 用。而且还参考了数字电路实验指导书，关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是 插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子， 实习后对电路板的组成完全了解了， 并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得 了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位 置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷， 宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。（三）、理论联系实际据老师介绍，这是大学里唯一一次比较大型的动手实践机会。我当然不会错过。 课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不 是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解， 这需要的是一种理论联系 实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论， 而实际的动手操作则完 全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中 则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实 际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱， 所以我们应尽量在连接电路 时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。（四）、和同学共同合作、互相学习、共同进步最初大家没思路的时候，特别的着急，我想出来了，大家问我，我就说了我的思 路，我们不是抄袭，只是探讨，们个人都理解了才开始设计，我做的循环两遍，他们 的都不是。我们的设计不同，我只是给大家启发了一个思考点。理论上我先设计出来， 但在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法 也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的 idea，其他人的设计也可能有比你出色的地方， 很好的借鉴，并在大家的商讨中选择 最优方案最终一定会得到最好的设计方法。