路抢答器课程方案报告 .docx

精品名师归纳总结电子信息工程学院电子课程设计报告八 路 抢 答 器姓 名： 专 业： 班 级： 学 号： 同组人： 指导老师： 学校： 日期：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录摘要34第一章 设计要求51.1基本要求51. 2 提高要求5其次章 系统的组成及工作原理62.1系统的组成框图-62.2系统的工作原理-6第三章 电路设计73. 1 方案的挑选73.1.1 方案一73.1.2 方案二83.1.3 确定方案83. 2 单元电路设计93. 2. 1抢答电路的设计-93. 2. 2定时电路的设计-113. 2. 3报警电路的设计-123. 2. 4时序电路的设计-13第四章 电路试验与调试154. 1 焊接154. 2 调试中显现的问题及解决 -15第五章 设计总结15参考文献18附录<元件清单）19可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘 要本设计是一个八路竞赛抢答器，采纳中小规模集成电路实现。电路包括以下几部分：抢答判别部分、显示部分、时序掌握部分、定时部分和报警部分、主持人部分准时间设定部分。电路选用优先编码74LS148 、锁存器 74LS279 、74LS48译码器和一个七段数码管组成的抢答显示电路。定时显示主要由555 定时器秒脉冲产生电路、十进制可逆计数器74LS192减法计数电路和两个4 段数码管等相关电路组成。 由 555 定时器和三极管构成的报警电路。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，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间。主持人将开关置 “开头 ”状态，宣布 "开头 "抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：编号锁存、优先判定、编号显示、扬声器提示。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。假如再次抢答必需由主持人再次操作"清除 "和"开头 "状态开关。通过课程设计提高和巩固了所学的专业学问，以及学问的综合应用和焊接技术。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章 设计要求1.1 基本要求1给定的主要器件：74LS148 74LS279 74LS48 74LS192 NE55574LS00 发光二极管 共阴极显示器 74LS1212. 功能要求：设计一个智力竞赛抢答器，可同时共8名选手参与竞赛，并具有定时抢答功能。详细功能要求如下： 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个代表队参与竞赛，他们的选号分别是 0 、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 S0,S1 、S2、S3、S4、S5、S6、S7。<2） 给节目主持人设置一个掌握开关，用来掌握系统的清零<编号显示数码管灭灯）和抢答器的开头。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<3） 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开头后，如有选手按动抢答按钮，编号立刻锁存，并在 LED 数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。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始终保持到主持人将系统清零为止。1.2 提高要求<1） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定<如 30 秒）。当主持人启动 " 开头" 键后，定时器进行减计时。同时扬声器发出短暂的响声，响声连续0.5 秒左右。发光二极管灯亮。<2） 参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。<3）假如定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次章 系统的组成及工作原理2.1 系统的组成框图：图 1 抢答器的系统组成框图2. 2 系统的工作原理：如图 1 所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下掌握开关后，当选手按动抢答键 时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。图2.2 所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将掌握开关置于“清除”处，此时抢答 器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间<30s），当主持人将掌握开关置于 “开头”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开头倒计时。当选手在定时时间内按 动抢答键时，电路要完成以下功能：<1）优先编码电路判定抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号。<2）扬声器发出短暂声响。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<3）掌握电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答。<4）掌握电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作掌握开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章 电路设计3. 1 方案的挑选：3.1.1本方案设计框图如下图所示，电路选用优先编码74LS148 、锁存器 74LS279 、74LS48译码和一个七段数码管组成的抢答显示电 路。先对电路输入信号锁存再优先编码后显示，用锁存后的信号来控制锁存器 74LS373 的 LE 端来实现正常抢答。扩展电路采纳十进制可逆计数器 74LS192 减法计时。3.1.2 方案二本方案在选手抢答前利用“清除/起始” 开关 S使基本 RS 触发器输出端 Q 为 0，使集成 8 线-3 线优先编码器禁止。当主持人按下“清 除/起始”开关 S 时，基本 RS 触发器输出端 Q 为 1，与优先扩展输出端 Yex 共同作用，使集成 8 线-3 线优先编码器选通输入端ST 为 0， 答应编码，等待数据输入。此时优先按动序号的组号立刻通过编码器按 BCD421 码输出，经 RS 锁存器 74LS279 将该数码锁存到 LED 显示器上。与此同时， Yex<引脚为 14）由 1 翻转为 0，与非门 G1 输出为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1，选通输入端 ST 为 1，编码器被禁止。此外，在 Yex 由 1 翻转为 0时，仍驱动报警电路工作，发出声音。Bus可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结46&5G1G F E D C B AVCC选手掌握开关Bus可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结74LS00D5V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结14 15 910 11 12 13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结OG OF OE_OD OCOB OAU174LS247D可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结QQD C B A LT RBIBI/RBO8x10kohm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结374LS00D 674LS00D62 173 54可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结&&1 245VCC35V91745E8I71V7143 231165 43 265 43 211 11 121 011 11 0U21 01 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结基本RS触发器QQU3BQQU3A74LS148D可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结主持人开关掌握开头R1S R3kohm1 121SS R1 1174LS279DS R21S S R74LS279D2 1 0SGA A A0E4 5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结21174LS04D 清除5 42 106 53 2 16 791 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图3.1.3 方案三本方案的设计框图如图1，先对输入信号优先编码再锁存后输出显示，主要掌握优先编码74LS148选通输入端 ST 非来掌握正常抢答。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 确定方案方案二中多加了一个基本RS 触发器，以及74LS148 引脚与74LS279 之间连线有所转变，这又涉及到之后的提高方案中的连线的转变。此处基本 RS 触发器又相当一锁存器，它可以对主持人的指令进行进一步的锁存，这样就可以增强它的抗干扰才能，但其线路过于复杂，由于方案三已能满意基本设计和提高设计的要求，而且它的原理更简洁易懂，元件更少，连线也便利，焊接更牢靠，且比较简洁实现，所以最终选用了方案三 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 单元电路设计3.2.1 抢答电路的设计设计电路如下列图，电路选用优先编码74LS148 、锁存器74LS279 、74LS48译码和一个七段数码管组成的抢答显示电路。该电路主要完成两个功能：一是辨论出选手按键的先后，同时译码显示编号<显示采纳七段数字数码 管显示）。二是禁止其他选手按键输入，按键无效。开关SW1置于“清除” 端时，锁存器的LE 端输入为“ 1 ”时，停止工作。开关SW1置于“开头”端时，抢答器处于等待工作状态，锁存器74LS373的 LE 端输入为“ 0”时，当选手抢答按键时， LE 端变为“ 1 ”并锁存，再经编码译码，最终显示。如进行下一轮抢答就需主持人重新将开关SW1 置于“清除”端后置“开头”才可。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.2.1 抢答电路其工作原理是：当主持人掌握开关处于“清零”位置时，RS 触发器的 R 端为低电平，输出端 <4Q1Q）全部为低电平。于是 74LS48 的 BI=0，显示器灭灯。 74LS148 的选通输入端 ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开头”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端 I 7 、I 6、I 5 、I 4、I 3、I 2 、I 1、I 0 输入信号，当有选手将键 按下 时<如按下S5 ） ， 74LS148 的 输出 Y2Y1Y0=010， YEX=0，经 RS锁存器后， CTR=1， BI=1，此时 74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=10，1 经 74LS48 译码后， 显 示器 显示 出“ 5” 。此 外，CTR=1，使 74LS148 的 ST 端为高电平， 74LS148 处于禁止工作状态，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148 的 YEX 高电平，但由于 CTR 维护高电平不变，所以74LS148 仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的精确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作掌握开关 S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。3.2.2 定时电路的设计74LS48 的 7，6，2，3 引脚接受来自 74LS192 的输出信号并把它译码 显示在数码管上。 74LS192 的 9， 10，11， 15 引脚完成时间设定功能，本设计要求定时 30 秒，所以把左边的芯片的1， 15 引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30 秒。555 芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开头前，74LS192 的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5 引脚接高电位。抢答开头后，秒脉冲冲推动右边的芯片开头倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的 CP 信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后 1Q 的输出为 1，经过非门后变为 0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图3.2 .2 定时电路3.2.3 报警电路的设计由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图3-3 所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.2.3 报警电路其中 555 构成多谐振荡器，振荡频率为： f 0=1/R 1+2R2>*C*ln2=1.43/R1+2R2>*C其输出信号经三极管推动扬声器。 PR为掌握信号，当PR为高电平常，多谐振荡器工作，反之，电路停振不再工作。3.2.4 时序电路的设计时序掌握电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将掌握开关拨到“开头”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态，当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。依据上面的功能要求以及图3.2.1和图 3.2.2 ，设计的时序掌握电路如图 3.2.4所示：图 3.2.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.2.4 左> 为抢答与定时电路的时序掌握电路图 3.2.4 右> 为报警电路的时序掌握电路图中，门 G1 的作用是掌握时钟信号CP的放行与禁止，门 G2 的作用是掌握 74LS148 的输入使能端 ST。图 3-4< 左）的工作原理是：主持人掌握开关从“清零”位置拨到“开头”位置时，来自于图3-1 中的 74LS279 的输出 CTR=0，经 G3 反相， A=1，就从 555 输出端来的时钟信号 CP 能够加到 74LS192 的 CPD 时钟输入端，定时电路进行递减 计时，在定时时间未到时，来自于图3-2的 74LS192 的借位输出端BO2=1，门 G2 的输出 ST=0，使 74LS148 处于正常工作状态，从而实现功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，CTR=1，经 G3 反相， A=0，封锁 CP 信号，定时器处于保持状态，门G2 的输出 ST=1， 74LS148 处于禁止工作状态，从而实现功能的要求。当定时时间到时，来自于图 3-2的 74LS192 的借位输出端 BO2=0，门 G2 的输出ST=1，74LS148 处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答，门G1 同时处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路为00 状态，从而实现功能 的要求， 74LS121用于掌握报警电路及发声的时间。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.1 焊接第四章 电路试验与调试可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通过试验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片的引脚功能不能混淆，必需明白各个芯片的使用方 法，内部结构以及使用时的留意事项，该接电源的肯定要接电源，该接的的肯定要接的，且不能有悬空。同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。正确焊接各芯片个管脚连接必需查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，仍有焊接时要尽量使布线规范清楚明白，这样才有利于在调试过程中检查电路。4.2 调试中显现的问题及解决方法<1） 显示电路不稳固问题在完成电路的焊接进入调试阶段时发觉抢答器数码管显示选手编号不稳固。主要表现在单项手按下抢答键后数码管显示的不是选手当前号码。因此着手对电路进食检查，第一检查数码管看是否是关节焊接错误，后又检查电路各个芯片管脚接错均未发觉问题，最终发觉当触动某按键连线时显示正常由此判定可能是由于显现了虚焊，遂将电路各焊点又认真焊接了一遍，此时电路显示正常。<2） 掌握开关无法掌握电路在调试是发觉当按下主持人开关时电路断电，当松开后数码管显示始终为 7，经过一个多小时对电路用万用表逐个检查，发觉是开关触焊接错误，通过改正焊接后电路能正常工作。<3）数码管不能正常倒计时在进入定时电路调试时，发觉数码管不能正常倒计时，显现乱码。对这问题我们检查了芯片是否完好，电路界限是否正确均未发觉问题，后发觉是由于在焊接时焊线有些的方显现部分短接，于是就将焊线重新理清，数码管也能正常工作了。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第五章 设计总结本次电子课程设计实习将理论与实践有机的结合，既考查了同学对理论学问的把握程度，由反映了实际动手才能，更主要的是考查了同学对学问的综合运用以及创新设计思维才能，为今后的进展供应了一次良好的学习环境。针对课设题目八路抢答器，一开头仍没有头绪，不会运用所学学问进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所供应的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证明验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的体会。同时也使自己熟悉到：1、设计思路是整个设计的灵魂拿下每个课题能有一个特别清楚的设计思路是至关重要的。只有对课题的充分懂得，对各种器件的娴熟把握，勾画出基本的设计图是胜利的关键，必需多花时间在设计上才能为后续工作供应更扎实的基础。翻阅各种资料，上网查询填补所需学问的空白是必要的。2、焊接制作必需精益求精焊接必需精益求精，一丝不苟，一点的差错都可能导致试验结果错误，因此必需精确无误仍要工整，这样才能在调试中能比较轻松进行，也是整个电路可看性更好。3、调试调试工作是个精细工作。在调试过程中，有些问题是芯片本身损坏引起的，也有些是由于焊接问题引起的等因此排查过程需要特殊有耐心，通过对芯片功能的检验，对焊点的检查最终检查出问题所在。当最终解决问题时，电路的正确是特别兴奋，也很有成就感和满意感。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4、建议设计的作品主要是用 74 系列集成芯片来完成的，在焊接的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很便利。有时候仍 由于某一跟线没有焊牢，造成电路的不稳固，这些都是有待改 进的。5、不足试验效率低，焊接水平不足导致电路稳固性不高，布线比较纷乱，这些都有待提高。总之，在设计过程中学到了很多。作为现代的高校生，假如仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此猛烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距， 学要在今后的学习中又进一步的提高。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结参考文献【1】钱培怡 . 电子电路试验及课程设计. 西安电子科技高校出版社. 1992【2】王毓银 . 数字电路规律设计 <第三版） . 高等训练出版社 . 1999【3】陈有卿 . 集成电路妙用巧用 300 例. 人民邮电出版社 . 1999【4】谢自美 . 电子线路设计试验测试 . 华中科技高校出版社 .2000【5】高吉利 . 电子技术基础试验与课程设计 . 电子工业出版社 .2002【6】赵保终 . 中国集成电路大全 <TTL 集成电路） . 国防工业出版社【7】周常森 . 电子电路运算机仿真技术 . 山东科学技出版社【8】可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录一：元件清单序号类型数量174LS279<RS 锁存器）1274LS48<4 线 7 段译码驱动器）3374LS148<8线 3 线优先编码器）1474LS192<十进制可逆计数器）2574LS121<单稳态触发器）1674LS00<二输入与非门）2774LS20<四输入与非门）28NE55529晶体管 3DG130110七段数码管 <共阴极）111B 键<触发开关）912发光二极管113扬声器114B 键<输入开关）815电阻<510）216电阻<1K）217电阻<10K）918电阻<15K）219电阻<68K）220电容<0.01F）221电容<0.1 F）222电容<10 F）223电容<100 F）2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录二： 74LS148 的引脚图和规律功能表附录三：74121 的规律功能表和引脚图 <代替 74LS121）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结附录四： 74LS279 的规律功能表和引脚图附录五： 74LS192 的规律功能表和引脚图74LS192 芯片的引脚图可编辑资料 - 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