多路智力抢答器实验报告.docx

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多路智力抢答器实验报告

湖北经济学院

数字电子技术课程设计报告

课题名称：

数字电子技术课程设计

指导教师：

学生班级：

学生姓名：

学号：

学生院系：

2012年4月

设计任务

一、基本功能

1、设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，分别用八个抢答按钮So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7表示。

2、设置一个由主持人控制的控制开关，用来控制系统清零和抢答。

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，同时蜂鸣器给出音响提示。

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。

二、扩展功能

1、抢答器具有定时抢答的功能，抢答时间为30秒。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出声响，声响持续时间为0.5秒左右。

2、参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

3、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。

设计报告

一、设计目的

1、学习数字电路中的优先编码器，锁存器，计数器，时序控制电路，多谐振荡器等单元电路的综合运用。

2、掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。

3、了解面包板结构及其接线方法。

4、了解数字抢答器的组成及工作原理。

5、熟悉数字抢答器的设计与制作。

二、设计步骤

1、画出原理框；

2、根据原理框图，把框图中每个部分电路设计出来，画出电路图；

3、仿真调试；

4、搜集元器件；

5、搭建电路，实现功能。

三、具体设计过程

1、画出原理框图

如图它由主体电路和扩展电路两部分组成。

主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

扩展电路完成定时抢答的功能和时间结束时的报警功能。

2、根据原理框图，把框图中每个部分电路设计出来，画出电路图

（1）抢答电路

原理：

该电路完成两个功能：

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；二是禁止其他选手按键操作无效。

工作过程：

开关S置于"清除"端时，RS触发器的R非端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的ST非＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2非Y1非Y0非=010，YEX非=0，经RS锁存后，CTR=1,BI非=1，74LS279处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。

此外，CTR＝１，使74LS148的ST非＝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YEX非＝１，使CTR＝１，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。

如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新拨到“清除"然后再进行下一轮抢答。

74LS148为８线－３线优先编码器。

仿真电路图为：

（2）定时电路

原理：

将74LS192的CO'端弃之不用，使用BO'端，在接受一个信号时，在cp脉冲的上升沿预置数就开始自减，当各位减少到0时，BO'就会输出一个负脉冲，cp2就会开始减少1，然后74LS192二开始再自减1，直到预置数最后变成00，最后在BO2'输出一个周期的负脉冲。

在时间未到时，BO2'一直到是输出正脉冲，除非最后变成00时，才会输出负脉冲，这就可以作为定时已到的信号，如果是时间到了，输出是零，时间不到，输出是1。

另外，假如有选手按键的话，则最后不会计数器不会因为自减为00而最后输出负脉冲，而是应为秒脉冲输出与CTR非相与后当作脉冲输入74LS192的。

当没有选手按键时，CTR非为0，所以cp脉冲就会停止输入，时间就会停止，所显示的时间就是该选手抢答的时间，但此时的定时到信号还是1。

最后通过设置74LS192的置数端的值，即第一个192的ABCD=0000，第二个192的ABCB=1100，可定时30秒。

仿真电路图：

（3）秒脉冲发生电路

原理：

由555定时器构成的多谐振荡电路，根据公式振荡周期为T=0.7（R1+2R2）C，可计算出该振荡器的振荡周期为1秒，由于是矩形脉冲，所以一个周期内发光二极管会发一次光。

仿真电路图：

（4）报警电路

原理：

考虑到器材局限和电路简单，当定时结束时，我们用一个发光二级管的亮灯来显示报警。

由于在定时电路中提到，在时间未到时，BO2'一直到是输出正脉冲，除非最后变成00时，才会输出负脉冲，这就可以作为定时已到的信号，如果是时间到了，输出是零，时间不到，输出是1。

所以根据这个特点，将BO2'端接个非门，接上发光二级管，当定时结束时，二极管就会发光，从而报警。

仿真电路：

四、

整体电路仿真

五、搭建实际电路

1、选用元件

74LS1481片

74LS2791片

74LS483片

74LS1922片

NE5551片

74LS001片

74LS041片

74LS081片

1千欧2个

10千欧8个

15千欧1个

68千欧1个

0.1微法1个

10微法1个

发光二级管2个

开关9个

面包板1块

2、实际电路图及演示

六、课程设计体会

第一次做课程设计，开始很迷茫，不知道从哪里开始，对于自己的学的模电和数点都是一些最基础的知识，无从下手，不知所措，刚开始对于多路智能抢答器只是稍微了解，查了一下有关抢答器的相关知识，自己对于这个抢答器做了简单的分析，做了一个大致的框图，再把每一个框图的功能分析清楚，然后再逐个的进行单元分析，分析各个单元要用什么器件，选好了各个单元的器件后，开始自己的设计组装仿真工作，一个连线错误导致全部出错，在自己组装连线的时候尝试的很多很多次，最后才连接成功，连接成功后在尝试自己的仿真工作，在仿真的过程中，发现很多问题，需要个个的调试，逐个的排除，最后仿真成功，测试成功的瞬间终于体会到了什么叫成就感，让自己有了信息，让自己对于设计充满了兴趣，只要自己肯做，总之，这次课程设计让我知道了，努力就有希望，一切皆有可能。

但是，不能高兴的太早，搭实际电路时更是一种对耐心和细心的考验。

首先是安排芯片布局，使线路看起来简单不缠绕（虽然最后看起来还是有些乱，还需要改进的）；然后就是要根据仿真一根一根线的连起来，连线的时候我已经很认真很仔细的做了，但是当调试的时候却状况百出，一开始是抢答电路无显示，计时电路不及时，但是秒发生电路还是正确的，于是再一边看仿真一边检查电路，终于发现线还是搭错了，改了很久终于改过来了，调试也对了，但是新的问题又出来了。

我发现我报警电路还没搭，于是再去接报警电路，幸好报警电路比较容易搭，要不就又要重新设计仿真，把报警电路设计进去了。

终于，还是把电路整体电路搭完了，总结一句话，真要自己设计制作一个电路，不简单，但是只要花时间花精力去做，也不难，“有志者，事竞成”。