1、西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院八路搶答器課程設(shè)計報告班級：121204石昕喆畢卓滔楊潘君楊銳 胡敏指導(dǎo)教師：楊 完成時間：2019年7月10日目錄、設(shè)計任務(wù)與要求錯誤！未定義書簽。1.二、設(shè)計方案與單元電路設(shè)計1數(shù)字搶答器總體方框圖2.2.單元電路設(shè)計(1)搶答器電路2.定時電路5.報警電路5.時序控制電路6.三、元器件選擇四、綜合電路設(shè)計五、實驗中遇到的困和解決方法六、自我總結(jié)與自我評定參考文獻11西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院一、設(shè)計任務(wù)與要求1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽使用，分別用8個按鈕So S7表示。2. 設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S,該開關(guān)由主持人控制。LED3

2、. 搶答器具有鎖存和顯示功能，即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出警報聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶 答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如 30s）。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的響聲，持續(xù) 時間為0.5 s左右。5.參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答， 搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯 示選手的編號和搶答時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6.如果定時時間已到，無人搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。二、設(shè)計方案與單元電路設(shè)計

3、1.數(shù)字搶答器總體方框圖如圖3-1所示。其工作原理為：接通電源后，主持人。將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài), 搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器燈滅，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)至 于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提 示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、 揚聲器提示，并且定時器停止，禁止二次搶答，定時器顯示剩余時間。如果再次 搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。3-1八路搶答器組成電路2.單元電路設(shè)計(1) 搶答器電路參考電路如圖3-2所示，該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并 鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯

4、碼器顯示電路顯示編號；二是其他選手按鍵操作 無效。其工作過程為開關(guān)S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器Q端均為0,4個觸發(fā) 器輸出置零，使74LS48的BI/RBO=0,使之處于滅燈狀態(tài)。當開關(guān) S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時(如按下S6),74LS148的輸出YEx經(jīng)RS鎖存后，Q =1, BI /RBO=1,74LS48處于工作狀態(tài)，QQQ=101,經(jīng)譯碼顯示為“ 5”。此外，Q=1,使74LS148處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的Yex線此時由于仍為Q=1,使ST=1,所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會二次按鍵時輸入信

5、號，保證了搶答者的優(yōu)先 性。如有再次搶答須由主持人將S開關(guān)重新置“清除”，然后再進行下一輪搶答。74LS148為3-8線優(yōu)先編碼器，其功能如表1所示;74LS48真值表如表2所示;74LS279真值表如表3所示；74LS192真值表如表4所示。2西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院4+5vLT歸切S74LS40 /RBO+5v主持人- 控制開'lOKftLr開®05imDI Xra3 AT Al AD7"生21 14Q« E £ 3Q R S74LS29丁 4戶Tex ys弦 TO_ 741514 _ _ _ S w S 巨 H ElOKOXaSTP|煢

6、65; U 班話 T 剳巳別片74LS148圖3-2數(shù)字搶答器電路輸A輸出頁瓦碼嘰碼而、瓦石%1KKXXXXi!111I10111111j1111100zXXX00lOi00I0KXK£芷01001I0I0XXXXX011010010KXKX0111011010KX011111010010XK0111111lOi10I0X01111111100I0011111111110表1 .74LS148功能真值表西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院16表2. 74LS48功能真值表晦+訊«發(fā)器功徒ft位衣如菇一減一旳瓦瓦液嚴 回回回13阿F1SQ00Xn011W 1100110表3.74LS279管

7、腳圖及真值表MRPLCPUCFD工作模式1XXK00XX預(yù)s0111保持01t1加計數(shù)0JJt減i+數(shù)E E E E叵叵J 01 g g g £耳吾 詢眾Im衛(wèi)I卵3表4. 74LS192功能真值表及引腳圖(2) 定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預(yù)置時 間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。 可預(yù)置時間的定時電路選用十進制同步加減計數(shù)器 74LS192進行設(shè)計，具體電路如圖3-3所示。HI皿*5VAl 入入人0I7詁71 J7吞I 2I 3：44rr云MgSt 5VJ K.* 5V£寫心8 YSA1 Aj1引 910|

8、1| 13iio| 1| 15|1 5V115K*58K(|6lOiiF2圖3-3可預(yù)置時間的定時電路(3) 報警電路由555定時器和三極管構(gòu)成報警電路如圖3-4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，震蕩頻率f 0=1.43/(R i+2R)C，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。HL 6Q（4）時序控制電路時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：1）主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。2）當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。3）當設(shè)定的搶答時間到

9、，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。根據(jù)上面的功能要求以及圖3-2所示，設(shè)計的時序控制電路如圖3-5所示。圖中，門G的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G的作用是控制74LS148的輸入使能端。圖3-4的工作原理是主持人控制開關(guān)從“清除”位置撥到“開始”位置時，來自于圖2中的74LS279的輸出Q=0,經(jīng)G反相，A=1,則時 鐘信號CP能夠加到74LS192的CP）時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時,在定時時間未到時，則“定時到信號”為1,門G的輸出為0,使74LS148處于正常工作狀態(tài)。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，Q=1,經(jīng)G反相，A=0,封鎖CP信號，定時

10、器處于保持工作狀態(tài)；同時，門 G2的輸出為1,74LS148處于禁止工作狀態(tài)。當定時時間到時，則“定時到信號”為0，門G的輸出為1,74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能3）的要求。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。GaP AGi0GT"L時鐘信號LPST圖3-5si信號TR,QTD 741121IK"TE-D時序控制電路6嚴+57lOOkfl11q wTvw, d iangtjn. com三、元器件選擇(1) JYS-II型數(shù)字電子技術(shù)實驗箱;(2) 集成電

11、路 74LS148 片，74LS279片，74LS48三片，74LS192兩片，NE555 兩片，74LS00一片，74LS121 一片;(3) 電阻 510?兩只，1000?九只，4.7k? 只，5.1k? 只，100k? 只，10?一只，15k?一只，68k? 一只;電容0.1卩F 一只，10卩F兩只，100卩F 一只;(5)三極管3DG12一只;(6)其他：發(fā)光二級管兩只，共陰極顯示器三只。四、綜合電路設(shè)計vcc nsflvvcc"T&列ImSWQP- Mmli ?ILU741ITE01 4A獸-4>MLfUD'.1-' .-11,ll"

12、us7k (UD,- ULsnr7 札（UD遙I"HlU16窗00實物圖:mU7B 741. &和£7JLLflJi7».S1?DeuUEA IMHrML SIMDniiwJBJ JILED2mi 1(3£3I VCCJ7tfgliiSQM30hKT' til11 1 L' ,rjL1Rll .| !總 F!?l-T- Sis.下tiELZt U4D5MD9r喙”.曹-1" 4.1J - J%叫 Ll",. : -z ' b- 01 : J.匸V i. i . 5 "V * -u k>曹

13、-irnr*五、實驗中遇到的困和解決方法我們小組在本次課程設(shè)計中受益匪淺， 過程中，我們遇到了不少的困難，但 是我們通過咨詢老師和小組討論， 耐心地克服了困難，完成了實驗，實現(xiàn)了電路 預(yù)期效果。以下是我們所遇到的一些困難：1、由于對軟件Multisim的不熟悉造成仿真不能順利進行。解決方法：通過上網(wǎng)查找有關(guān)資料，小組成員認真的研究該軟件的基本操作和芯 片的引腳功能，最后掌握了 Multisim的基本應(yīng)用技巧，完成了仿真。2、由于電路接線相對比較多，接線時容易混亂。解決方法：先有條不紊的將導(dǎo)線按照其長短分類放好， 然后分開連線，六人協(xié)作, 兩名同學(xué)負責讀電路圖，報告應(yīng)從哪個芯片的哪個引腳接到另一

14、個芯片的哪個引 腳，兩名同學(xué)負責連接電路，其他兩名同學(xué)負責監(jiān)督接線的正確與否。 通過這樣 的明確分工合作，在初次連接搶答電路失敗重練三次后，我們不怕麻煩和困難, 耐心地檢查，第四次連接連同綜合電路一次成功地連出了電路，實現(xiàn)預(yù)期功能。六、自我總結(jié)與自我評定以加深我們對理在這兩個周的實課程設(shè)計是為了讓我們將課堂所學(xué)的理論知識應(yīng)用于實際, 論知識的理解以及通過實踐來提高我們分析和解決問題的能力。習(xí)中，我們小組六個人團結(jié)一致，一起討論，一起實驗，分工明確，有效地展開 各項實踐工作，并在自己制定的日程安排上提前完成任務(wù)， 使電路達到了預(yù)期的 效果。具體的組員工作分配如下，兩名同學(xué)主要負責連接電路，兩名同

15、學(xué)主要負責檢查連接，另外兩名同學(xué)主要負責看電路圖報告芯片的引腳。如此一來，不僅 有效的提高了速率，而且效率也相應(yīng)的有了一定的保障。成功完成電路的一瞬間, 我們互相擊掌慶祝。在小組中，我們合作的很開心很成功。王辰碩在小組中主要負責 Multisim軟件的仿真和搶答電路部分的電路設(shè)計。雖然在之前的數(shù)電學(xué)習(xí)中對該軟件有所了解， 但在此次實驗中，依舊遇到了好多問題，于是大家都想盡辦法，有的去圖書館查閱有關(guān)資料，有的上網(wǎng)查詢類 似問題的解決方法并參考之，終于在花了好長時間試接電路后，我們對該軟件的使用已然熟悉，準確的完成了仿真步驟。在搶答器電路的設(shè)計部分，我們首先從優(yōu)先編碼器入手進行學(xué)習(xí)，加上參考相關(guān)資

16、料，順利完成了電路的設(shè)計，實現(xiàn)了 預(yù)期的電路功能。之后，我們在連接電路的過程中，石昕詰負責看著電路圖報告電路的連接方式，楊潘君和其他三位組員相互合作有效準確地完成了實物電路的連接工作，使電路達到了預(yù)期功能。小組氣氛融洽，討論時候氣氛相當好，在小組的討論中解決了不少的問題。通過了這次課程設(shè)計，我們有不少收獲:1、對Multisim軟件的操作更加熟練，對仿真的實現(xiàn)又很大的幫助。對電路中所使用的 74LS48 74LS279 74LS192、74LS148 NE555的芯片的功能有了更深的了解，對芯片的認識實現(xiàn)從理論到實踐應(yīng)用的過渡。3、4、5、6、7、別是對79LS192計數(shù)器有了實質(zhì)的認識。在實驗的過程中我們意識到電路故障的檢修非常重要，對于每個電路,真的時候或許沒有發(fā)生什么錯誤，但是實物連接時有可能會出現(xiàn)錯誤,該熟練地利用工具（如萬用電表）對電路進行基本的檢修。避免重新連接電路而造成時間的浪費。通過實驗，我們懂得了團隊合作的重要性，一個團隊如果能夠很好地分工,同時很好的協(xié)作完成相應(yīng)任務(wù)，可以使問題