1、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年月日學(xué)院目錄摘要第一章設(shè)計技術(shù)要求第二章系統(tǒng)的組成框圖及工作原理第三章單元電路設(shè)計1.1 搶答電路的設(shè)計1.2 定時電路的設(shè)計1.3 報警電路的設(shè)計1.4 時序控制電路的設(shè)計第四章整機(jī)電路的設(shè)計第五章元件清單第六章參考文獻(xiàn)第七章設(shè)計總結(jié)摘要進(jìn)入 21 世紀(jì)越來越來多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的日常生活中，例如企業(yè)、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。主要介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計及功能，電路采用74 系列常用集成電路進(jìn)行設(shè)計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人

2、通過時間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。 若在規(guī)定的時間有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現(xiàn)報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。該搶答器主要運(yùn)用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148 來實現(xiàn)搶答器的選號，采用74LS279 芯片實現(xiàn)對的鎖存，采用74LS192 實現(xiàn)十進(jìn)制的減法計數(shù)，采用555 芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)倒計時功能。關(guān)鍵詞 : 搶答器 編碼 譯碼 定時 報警第一章 設(shè)計技術(shù)的要求（1） 設(shè)計8 路搶答器，編號與參賽選手一一對應(yīng)。（2） 具有優(yōu)先顯示搶答序號及時間的功能并禁止其他選手的

3、搶答。（3） 主持人預(yù)置搶答時間，控制比賽的開始與結(jié)束。（4） 報警電路：主持人按下“開始”鍵時報警并進(jìn)入搶答狀態(tài)；當(dāng)搶答者發(fā)出搶答信號時報警提示；在規(guī)定搶答終止時間到時報警。第二章 系統(tǒng)的組成框圖及工作原理搶答器的組成框圖系統(tǒng)的兀麻原理1器總體框圖制作者08機(jī)設(shè)（一）班 陳隆超200810310127如圖所示電路包括主體電路和擴(kuò)展電路兩部分。其中主體電路完成基本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，當(dāng)選手按動搶答 鍵時，數(shù)碼管顯示選手編號，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。 擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能以及報警功能。電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于“清除” 處，此時搶答器處于

4、禁止?fàn)顟B(tài)，選手不能進(jìn)行搶答，定時顯示器顯示 設(shè)定的時間（30s）,當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于“開始”時，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開始倒計時。當(dāng)選手在定時時間按動搶答鍵時，電路要完成以下功能：（ 1）優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的編號，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的編號；（ 2）揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響；（ 3） 控制電路對其余輸入編碼進(jìn)行封鎖，禁止其他選手進(jìn)行搶答；（ 4）控制電路要使定時器停止工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，當(dāng)選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關(guān)進(jìn)行系統(tǒng)清零，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時

5、，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。第三章 電路設(shè)計3.1 搶答電路的設(shè)計搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS279可以完成上述功能。其電路組成如圖3-1 所示。其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4QH 1Q全部為低電平。于是74LS48的BI=0,顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=Q 74LS148處于工作狀態(tài)， 此時鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到 “開始” 位置時，優(yōu)先編碼電路和

6、鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、 I6、 I5、 I4、 I3、 I2、 I1 、 I0 輸入信號，當(dāng) 有選手將鍵按下時（如按下S5） ,74LS148的輸出Y2Y1Y0=010YEX=0經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1 BI=1,此時74LS279處于工作狀態(tài), 4Q3Q2Q=101經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“ 5” 。止匕外，CTR=1使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由 于CTR隹持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按 鍵的輸入

7、信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電 路的準(zhǔn)確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關(guān)S,使搶答電路復(fù)位,3用£片巴后1日5 Iff a f T行下一輪搶答。vcc; 目，U4A * 74I S?r9M 情亙?nèi)栣?U!iA : 74l S?79t< 司吊弓,目 中今平耳« =! tfll亙U城74I S7?9hIo I”IF4R1I曦R1R11-wL<si 2AAflU8 Jr4LM«M3.2 定時電路的設(shè)計圖3-1搶答電路74LS48的7, 6, 2, 3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74L

8、S192的9, 10, 11, 15引腳完成時間設(shè)定功能， 本設(shè)計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1, 15引腳接高電位， 期于的全接低位，使的初始時間設(shè)定為 30秒。555芯片完成產(chǎn)生秒 脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數(shù)端為低電位, 處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為30, 5引腳接高電位。搶答開始后，秒 脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左 邊芯片的CP信號推動左邊的芯片倒記時，完成十進(jìn)制的倒記時功能。當(dāng)有人搶答后1Q的輸出為1,經(jīng)過非門后變?yōu)?,通過與門屏蔽了秒 信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當(dāng)記到了 30秒時，左也屏蔽了秒信號，使得數(shù)

9、邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位,74LSJ 期 專圖3-2定時電路3.3 報警電路的設(shè)計四劭555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖3-3所示:5VCl 1O0nF| I, k 128 R 6U3J BUZZER 0 200 Hz丁,T圖3.3報警電路其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率為：f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平 時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振不再工作。3.4 時序電路的設(shè)計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： 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答

10、電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)，當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)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3.1和圖3.2,設(shè)計的時序控制電路如圖3.4所示:CPdST圖3.4(A) 搶答與定時電路的時序控制電路TR+REXT/ CEXT11100ECEXT沏圖 3.4(B) 報警電路的時序控制電路圖中，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ST。圖3-4 (a)的工作原理是：主 持人控制開關(guān)從“清零”位置撥到“開始”位置時，來自于圖 3-1 中 的74

11、LS279的輸出CTR=0經(jīng)G反相，A=1,則從555輸出端來的時 鐘信號CP能夠加到74LS192的CR時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計 時,在定時時間未到時，來自于圖3-2的74LS192的借位輸出端BO=1, 門G的輸出ST=Q使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能 的要求；當(dāng)選手在定時時間按動搶答鍵時，CTR=1經(jīng)G反相，A=Q封鎖CP信號，定時器處于保持狀態(tài)，門 G的輸出ST=1, 74LS148處 于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求；當(dāng)定時時間到時，來自于 圖3-2的74LS192的借位輸出端 BQ=0,門G的輸出ST=1, 74LS148 處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答

12、，門 G1 同時處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號，使定時電路為00狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求，74LS121 用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。第四章 整體電路的設(shè)計4.1 總體電路原理相關(guān)說明經(jīng)以上單元電路的設(shè)計，可以得到定時搶答電路的整機(jī)電路。嚴(yán)格根據(jù)八路智力競賽搶答器的總體方框圖的指引再結(jié)合競賽搶答器的搶答電路，定時電路，報警電路，控制電路繪制出總體電路！接通電源后，主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，選擇器分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示譯碼電路用并且使其它選手按鍵操作無效。之后揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路

13、和定時電路停止工作。當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。總體電路原理圖如下：久 曳用f第五章元件清單名稱型 號數(shù)量備注1七段譯碼器74LS4832十進(jìn)制加減計數(shù)器74LS19223555定時器CB55524優(yōu)先編碼器74HC14815單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS12116RS鎖存器74LS27917與非門74LS201每個芯片有4個兩輸入端的與非門8與非門74LS031每個芯片有4個三輸入端的與非門9反向器74LS041每個芯片有6個非門10三極管2N2219A111電阻ROHM1100KQ12電阻ROHM215KQ13電阻ROHM910KQ14電阻ROHM26

14、8KQ15電阻ROHM21KQ16電阻ROHM3510Q17電容16CE470Ax1100uF18電容16CE470Ax210uF20電容16CE470AX10.01uF19揚(yáng)聲器BUZZER119開關(guān)DIPSW4120共陰極顯示器321檢答按扭DIPSW4822發(fā)光二極管A694B2第六章參考文獻(xiàn)11康光華主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）.高等教育21閻 石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)高等教育31淑 王憲偉.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計.清華大學(xué).200641錢培怡.電子電路實驗及課程設(shè)計.電子科技大學(xué).199251王毓銀.數(shù)字電路邏輯設(shè)計（第三版）.高等教育.19996肖景和主編.數(shù)字電路應(yīng)用300

15、例 中國電力第七章設(shè)計總結(jié)本次電子課程設(shè)計實習(xí)將理論與實踐有機(jī)地結(jié)合，既考查了對理論知識的掌 握程度，反映了實際動手能力，更主要的是考查了同學(xué)對知識的綜合運(yùn)用以及創(chuàng) 新設(shè)計思維能力，為今后的發(fā)展提供了一次良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。針對課設(shè)題目八路搶答器，一開始還沒有頭緒，不會運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行有效 設(shè)計，但通過上網(wǎng)查閱各種類似的設(shè)計， 去圖書館翻閱相關(guān)設(shè)計書籍，查閱所提 供的芯片功能，確定基本設(shè)計方案，又通過仿真驗證試驗方案的可實行性， 雖說 比較煩雜但卻對設(shè)計一個電路有了基本的經(jīng)驗。同時也使自己認(rèn)識到：1、設(shè)計思路是整個設(shè)計的靈魂在設(shè)計之前，我感覺到了自己的才疏學(xué)淺！自己都不知道做個什么設(shè)計， 一點方向都沒有。好在現(xiàn)在有網(wǎng)絡(luò)資源，通過查看了好多設(shè)計之后決