数电课设八路抢答器Word文档下载推荐.docx
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所应用的电学元件都是平时教学中所学到的，原理简单易懂，直观明了，容易在MULTISIM仿真中实现且适合于实际中实践应用。
图1八路抢答器电路的原理框图
三、电路设计
1.抢答电路
抢答部分原理图如图2所示。
此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
该电路主要完成两个功能：
一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；
二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。
工作过程：
主持人使用开关S置于"
清除"
端时，RS触发器的R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端＝0，使之处于工作状态。
当开关S置于"
开始"
时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外，CTR＝1，使74LS148优先编码工作标志端＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1，5所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。
通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。
图2抢答模块原理图
74LS148工作原理：
74LS148的输入端和输出端低电平有效。
~
是输入信号，
为三位二进制编码输出信号，
＝1时，编码器禁止编码，当
＝0时，允许编码。
是技能输出端，只有在
＝0，而
均无编码输入信号时为0。
为优先编码输出端，在
＝0而
的其中之一有信号时，
＝0。
各输入端的优先顺序为：
级别最高，
级别最低。
如果
＝0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按
编码，
＝000。
优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。
表1为其真值表。
表174LS148真值表
输入
输出
1
X
译码显示电路工作原理：
显示译码器由译码输出和显示器配合使用，本设计采用了74LS48,输出是驱动七段字形的七个信号，二进制译码器将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号,字符显示器将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。
电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。
而LED数码显示器是最常见的。
通常有红、绿、黄等颜色。
LED的死区电压较高，工作电压大约1.5~3V，驱动电流为几十毫安。
74LS47译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；
而74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。
数码管常用型号有BS201、BS202等。
2.倒计时电路
倒计时电路如图3所示。
该部分电路主要实现的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行60s倒计时，到0s时倒计时指示灯灭。
当有人抢答时，计时停止。
当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。
主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管及相关电路组成。
两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
74LS192的预置数控制端实现预置数60s，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上。
图3倒计时模拟原理图
555定时器：
555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43／［（R14＋2R15）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。
控制输入信号为经过编码的抢答选手的信号，当有人在有效时间内抢答时，定时时间到时无人抢答时，输入信号为高电平，报警电路发出报警信号；
反之，输入信号为低电平时，报警器不工作。
因此，由555定时器和三极管构成报警电路。
555定时器的连接如图4所示。
图4555定时器元件连接图
3.电源电路
电源电路主要起到将220V交流电压转化为可供电路工作的5V电压，保证电路可以正常工作，其设计如图5所示。
图5电源电路示意图
四、性能的测试
1.抢答测试
主持人开启开关，在距离时间还有5秒时，第8路选手先抢答，7号选手后按到开关，二极管指示灯发光，抢答器显示如图6所示。
图68号选手先抢答示意图
2.倒计时电路测试
当主持人开关开启时，若无人抢答，计时电路正常运行，由60s-00s进行减计时，如图7为计时过程中无人抢答数码管显示截图。
图7计时开始后无人抢答
3.时间到达无人抢答时测试
如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止选手，定时器显示“00”。
如图8所示。
图8抢答时间到达并禁止抢答
五、结论
从设计到性能测试，到部分构件的改进与电路的修正，抢答器可以实现所要求的功能，每一部分均已达到技术指标，并且经验证所设计的电路，准确、公正、直观地判断出第一抢答者。
达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。
六、性价比
该抢答器摆脱了耗费很多元件仅来实现指示灯和一些简单电路来实现抢答功能，避免了不合理现象的发生，易于扩展，可靠性高，集成度高，而且费用低廉，功能多样，是一个具有高效能的产品，而且在考虑成本的基础上采用LED显示，所以此产品的性价比非常高，是适合普及的产品。
七、课设体会及合理化建议
通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
刚开始拿到这个课设题目，没有什么头绪，但是通过查阅各种有关数字电路，74系列芯片书籍以及教材等，渐渐有了头绪，确定了基本的设计方案，虽然比较繁琐复杂，但是经过不断地网上查阅，MULTISIM模拟仿真，思路越来越加清晰，在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
我深刻的体会到需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。
因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。
在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，在多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在通多次对电路的改进，上机仿真，终于得以设计出可以在计算机上稳定运行的电路。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与、践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在经过同学们和老师的指导，终于迎刃而解。
十分感谢学校给我们提供的课程设计，使我能够在学习中体验到实际设计的感觉，帮助我们理解理论与实际之间的异同，更好地掌握课程中抽象的概念逻辑。
而且感谢老师给与的帮助和鼓励，使我能够坚持下去，成功完成课程设计。
课程设计的结束并没有结束我的实践计划，这次的课程设计使我了解到实际设计中的乐趣，而且自己也要坚持下去，在课外时间多多进行实际设计。
参考文献
[1]阎石主编.数字电子技术.[M]北京：
高等教育出版社，2006年
[2]《Multsim9在电工电子技术中的应用》董玉冰清华大学出版社2008
[3]童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础.[M]北京：
[4]南新志、刘计训主编.数字电路实验教程.[M]济南：
山东大学出版社，2003年
[5]谭博学主编.集成电路原理与应用.[M]北京：
电子工业出版社，2003年
附录I总电路图
附录II元器件清单
序号
编号
名称
型号
数量
U1
译码器
74LS48D
3
2
U2
RS触发器
74LS279
U3
数码管
BS201
4
U4
优先选择器
74LS148D
5
U5
3路或非门
74LS27D
6
U10
十进制可逆计数器
74LS192D
7
U12
555定时器
EM555CM
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