四路抢答器数电设计性实验报告Word格式文档下载.docx
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2013年3月29日
一、设计任务与要求
1．当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。
同时，其他参赛者不能再抢答，主持人也不能接收其他输入信号。
2．电路具有定时功能。
要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。
当达到限定时间时，发出声响提示。
3．具有计分功能。
每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分
4．在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。
5．答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。
；
二、方案设计与论证
对所给出的要求作出以下分析
1.主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答，否则犯规。
2.避免抢答犯规，每个台都装有报警器，在主持人没有开始之前如果发出响声则犯规。
正常抢答，抢答时会显示抢答成功的台号（台号分别为1，2，3，4）。
3.参赛者抢答成功后，答题在30秒之内完成。
有数码管显示时间，和提醒参赛者尽快答题。
4.完成一轮答题之后有主持人给答题者计分，每人刚开始为100分，答对加10分，答错扣10分。
主持人需要一个计分板。
对要求分析，可得到简单的思路：
接通电源后，主持人将开关拨到"
清零"
状态，抢答器处于禁止状态，主持人将开关置;
开始"
状态，宣布"
抢答器工作。
选手在定时时间内抢答时，抢答器完成，抢答后显示台号，答题定时器显示设定时间；
定时器倒计时。
优先判断、编号锁存、编号显示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"
清除"
和"
状态开关。
三、单元电路设计与参数计算
四路抢答器主要分三个电路：
抢答电路，计时电路，计分电路。
1抢答电路
主持人控制整个电路的复位键，和用LED灯显示抢答开始，每个参赛台都设置抢答按钮，按钮受到D触发器和门电路设置的锁存器控制，第一个按下按钮会抢答成功。
每个台有LED灯显示抢答成功和蜂咛器发出“嘀”的响声。
而蜂咛器还有避免抢答作弊报警功能。
台号显示用译码器74LS48和数码管构成，当1号台首先按下按键，则给74LS48的A端口输入高电平，2号台从B端口输入高电平·
·
，根据74LS48的功能可知，ABCD四个管脚分别输入1000，0100，1100，0010，则在数码管上显示1，2，3，4。
30秒倒计时电路
主要用了计数器74LS192，和门电路和数码管。
74LS192具有下述功能：
①异步清零：
CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000
②异步置数：
CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
③保持：
CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数：
CR=0,LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
⑤减计数：
CR=0,LD=1，CPU=1，CPD=CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出
BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
十位数码管显示器，首先预设为2，进位从个位送进。
即74LS192的ABCD端口送进0100，个位预设9从ABCD端口输入1001，输入脉冲后开始计数，可怎么样才能让停止计数呢？
当74LS192的Q端口全00000000时，可以将这信号反馈给输入端CPD来使它停止工作，可以从十位2个变化端和个位4个端口来通过门电路结合低电平形成信号反馈给端CPD。
当计数器计数到数码管显示5的时候，会开始让提醒器发出响声，直到00停止。
设计数器74LS192二的Q3Q2Q1Q0=0101~0000计数器74LS192一Q1Q0=00。
分别设六个信号为ABCDEF,即让ABCDEF,=000101~00001时给提醒器输入高电平，这时高电平发出响声。
Y=000101+000100+000011+000010+000001
计分电路
主要用了计数器74LS192作为主干芯片，和三位数码管。
开关控制复位让三位数码管从左往右显示100，第三个数码管一直显示0，而十位可以加减运算，并进位到第一个数码管。
当给一个高电平给计数器74LS192，计数一次，既加减10
四、总电路工作原理及元器件清单
1．总原理图
由于电路图过多元器件，我把电路图分成了三个模块，是利用multisim11.0绘制，
2．电路完整工作过程描述（总体工作原理）
首先主持人按下复位，提示抢答灯亮后开始抢答。
参赛者在自己台面上按下按钮抢答，第一个抢答后，其他人再按按钮不起作用。
按钮按下后，抢答成功的会在显示屏显示台号。
主持人复位后会提醒开始答题，并同时开始倒计时，答题离结束还有5秒时开始提醒抓紧时间答题。
答题完成后，由主持人打分，一个按钮加分一个减分。
再一次复位进入下一轮答题。
3．元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
1
LED
5mA
5
2
BUZZER
200HZ/5V/0.
05A
3
74LS74
DO14
4
SEVEN.SEG.COM.K
74LS48
DO16
6
RESISTOR
520∩
7
74ls20
8
74LS04
9
DCD-HEX
Generic
10
74ls192
DO16/IPC7351
11
74LS27
12
74S00
13
74S22
14
74S15
15
7434
16
VDD
5V
17
DIPSW
18
SPDT
19
PB-DPST
20
DIGITAL
6KHZ/1HZ
五、仿真调试与分析
首先画好电路图，在画电路图如果遇到不会用的器件，可以查找文献，了解功能后，画一个小电路图，仿真一下他是怎么工作的。
然后放到电路图中，连线测试，改接，再测试，直到仿真到预期效果。
不过第一次画的电路图可能会有缺陷，然后看一下可不可以简化电路图，画出一个功耗低，器件少，功能全的电路图。
仿真用的是multisim11.0，由于它画图空间比较小，不适合画较大的电路图。
可以分开模块来仿真。
我画了三个电路图
抢答电路仿真效果如下：
主持人按下复位，所有灯都灭掉，数码管置0，复位后按下开关1，一号台灯亮，并数码管显示1，其他开关按下后电路显示没变化。
倒计时电路仿真效果如下：
复位后数码管显示29，再按一下，开始计时，从29~00，当到5的时候，蜂咛器响从5~1秒。
计分电路仿真效果如下：
按下复位键显示100，按下加分按钮，显示比原来多10，按下减分按钮，从原来的减去10。
六、结论与心得
这次课程设计是靠自己去动手，自主思考，自主解决问题。
综合应运了数字电子技术所学的知识和电路制作和仿真调试软件，将理论和实践相结合，增强对理论知识掌握的同时，更增强了我对知识的应用能力和动手能力。
同时我们可以讨论，互相学习，共同进步。
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，可以自己查找资料解决了困难。
这告诉我很多东西是可以自己通过获取资料来完成自己曾不熟悉的一件事或是一个任务。
其实最大的收获是怎么来使用数字电子芯片，给一个不认识的芯片，可以利用学过的数电知识，查找它的功能表，就可以运用起来。
觉得以前学过的东西一下子就活起来了。
七、参考文献
电子技术课程设计指导/彭介华主编；
北京：
高等教育出版社，1997（2012）
数字电子技术及应用/北京：
科学出版社，2012
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