抢答器电子课程设计Word格式.docx
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方案一;
继电器抢答器。
继电器实现四人抢答设计,其电路要求相关方面知识过于简单,方案简而易行,但方案电路中存在许多不足,而且成本相对过高。
方案二:
模电抢答器。
模电实现四人抢答设计成本过高,控制精度不高,电路操作上存在弊端。
方案三:
TTL抢答器。
TTL数字电路实现四人抢答器设计针对性强、可靠性高,经济成本合理。
本设计采取方案三。
1.2芯片组成
74LS175为抢答的控制电路部分
74LS148编码器
74LS48驱动数码
NE555做脉冲发生部分
2电路设计框图及功能描述
根据任务要求,四人抢答器的逻辑框图如图2-1所示:
图2-1逻辑框图
3单元电路设计
3.1按键识别电路
电路如图3-1所示,该电路完成两个功能:
一是分辨出选手按键的先后,并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号;
二是要使其他选手随后的按键操作无效。
图3-1按键识别电路
其工作原理为:
当主持人控制开关处于“清除”时,D触发器的清零端为低电平,使D触发器被强制清零,输入的抢答信号无效。
当主持人将开关拨到“开始”时,D触发器Q非端前一状态为高电平,四个Q非端与在一起为高电平,再和脉冲信号与在一起给D触发器的脉冲端,当没人抢答时,抢答信号为低电平,Q非端均为高电平,与门U2输出高电平在和脉冲信号与在一起给D触发器脉冲端,当一有人抢答时,抢答信号为高电平,由于脉冲频率很高,瞬间就会有一个上升沿,使D触发器触发,Q非端输出低电平,经过与门后,将低电平给脉冲端,从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。
这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。
当选手回答完毕,主持人控制开关S是抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。
3.2显示电路
电路如图3-2(四个输入端连接Q非端)所示,用二极管的亮灭代表对应的选手是否抢答,同时驱动数码管显示该选手编号
图3-2显示电路
当没有人抢答时,Q非端输出高电平,二极管不会发光,优先编码器无有效电平输入,输出的高电平经非门输入到译码器中,数码管显示0。
当有人抢答时,对应的的Q非端输出低电平,二极管发光,优先编码器有有效电平输入,最后在数码管上会显示对应选手的编号。
3.3声音提示电路
电路如图3-3(输入端连接Q非端)所示:
其功能就是声音提示,当有人按下抢答键时扬声器就会发出声响。
图3-3扬声器电路
当没有人抢答时,高电平输入与非门,扬声器不会响,只要有人抢答,就会有低电平输入与非门,与非门便会输出高电平使扬声器发出声响。
3.4脉冲发生电路
电路如图3-4所示,主要功能就是产生脉冲信号。
接通电源后,VCC经R1R2给电容C充电。
由于电容上电压不能突变,电源刚接通时υC<
VCC/3,所以555内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,即RD=1,SD=0,基本RS触发器置1,输出端Q为高电平。
此时Q=O,使内部放电管截止。
当υC上升到大于VCC/3时,RD=1,SD=1,基本RS触发器状态不变,即输出端Q仍为高电平,当VC上升到略大于2VCC/3时,Rn=0,SD=1,基本RS触发器置0,输出端Q为低电平。
这时Q=1,使内部放电管饱合导通。
于是电容C经R2和内部放电管放电,υc按指数规律减小。
当υC下降略小于VCC/3时,内部比较器A1输出高电平,A2输出低电平,基本RS触发器置1,输出高电平。
这时,Q=0,内部放电管截止。
于是C结束放电并重新开始充电。
如此循环不止,输出端就得到一系列矩形脉冲。
图3-4脉冲发生电路
4整体电路及仿真
4.1电路原理
整体电路如图4-1所示
其工作原理为:
当主持人的复位端处于高电平即无效电平时抢答开始,四位选手只要有一位按下抢答按键,其他选手的抢答信号将不被接收,74LS175中抢答选手对应的Q非端将输出低电平,所以经过与非门扬声器会收到高电平信号发出声响,同时4个Q非输出端信号进入编码器中的1到4引脚,因为编码器输出低电平有效,所以编码后经过非门进入译码器驱动数码管显示对应选手编号。
图4-1整体电路图
4.2电路仿真
4.2.1一号选手抢答
当一号选手按下抢答开关SW1时,仿真结果如图4-2-1所示
只有该选手对应的发光二极管D1亮,并且数码管显示数字1,同时扬声器发出声音。
图4-2-1一号选手抢答仿真图
4.2.2主持人复位
当主持人按下复位开关,仿真结果如图4-2-2所示
图4-2-2主持人复位仿真图
主持人按下复位开关后,扬声器停止发声,发光二极管D1瞬间熄灭,同时数码管显示数字0代表无人抢答。
4.2.3二号选手抢答
当一号选手按下抢答开关SW2时,仿真结果如图4-2-3所示
只有该选手对应的发光二极管D2亮,并且数码管显示数字2,同时扬声器发出声音。
图4-2-3二号选手抢答仿真图
4.2.4三号选手抢答
当一号选手按下抢答开关SW3时,仿真结果如图4-2-4所示
只有该选手对应的发光二极管D3亮,并且数码管显示数字3,同时扬声器发出声音。
图4-2-4三号选手抢答仿真图
4.2.5互锁功能
当四号选手抢答后,其他选手抢答均无效,仿真结果如图4-2-5所示
图4-2-5互锁功能仿真图
心得体会
课程设计终于完成,在这个过程中我遇到了很多困难,知识的缺乏,对画图和仿真软件的不熟悉等等,这其中得到了老师的很多帮助,同时也给我提供了一些材料。
这个课题用到了数字电路方面的知识,通过这次课程设计,使我对TTL等系列元器件以及其他集成电路有了一定的了解,平时课上的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以通过这次课程设计过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
刚拿到课程设计的题目,起初不知该从何下手,经过老师指导设计和对材料的讲解,再到图书馆和网上查找大量资料,才慢慢了解课程设计。
在资料和电脑前思考的过程是苦涩的,在图书馆中查找资料的过程是也是艰辛的,但当课程设计完成时,那感觉是舒服的,才真正理解到没有付出就不会有回报的真正含义,一份耕耘一份收获,有付出才会有回报,这个过程中我也学会了怎样去更有效地学习,怎样和他人共同完成任务,知道了团队精神的重要性,学会了怎样快速高效的搜集自己所需的资料。
其次,通过这次课程设计,加强了我动手、思考和解决问题的能力。
而且,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我学习生涯上一个非常美好的回忆!
只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,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。
以后我会主动参加一些实践活动,进一步增强自己的动手能力。
这次课程设计获益匪浅,也得到了老师和同学的帮助,对大家表示感谢。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].第五版.:
高等教育出版社,2006
[2]陈传虞.脉冲与数字电路[M].第二版.:
高等教育出版社,1991
[3]熊耀辉.电子线路[M].高等教育出版社,2001
[4]王毓银.数字电路逻辑设计[M].高等教育出版社,1999
[5]康华光.电子技术基础数字部分[M].第2版.高等教育出版社,2000