简易三路抢答器__课程设计解析13849.pdf

《简易三路抢答器__课程设计解析13849.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简易三路抢答器__课程设计解析13849.pdf（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 郑州轻工业学院 本科课程设计（论文）题 目 简易三路抢答器 学生姓名 xxx xx 专业班级 自动化 02 班 学 号 xx xxx xxx xx 院（系）电气信息工程学院 指导教师(职称)方 洁 完成时间 2014 年 05 月 26 日 郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目 简易三路抢答器 专业 自动化 12 级 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容 1阅读相关科技文献。2学习 protel 软件的使用。3学会整理和总结设计文档报告。4学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求 1.要求电路实现抢答原理，即如果有一人比其余两人先按键，则此人获得回答权。要求说明抢答器的最

2、小反应时间。2.要求电路设置一个按键，此按键能够起到复位的作用。3.要求电路能够通过声光的形式表明由谁获得回答权。主要参考资料 1何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月 2姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月 3王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999 年 10 月 4李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6月 5康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 完 成 期 限：2014 年 月 日 指导教师签章：专业负责人签章：2014 年 月 日 简易三路抢答器 摘要 2 1 绪论 3 2 总体方案设

3、计4 3 电路图5 3.1 四 D 触发器 74LS1756 3.2 与非门 74LS20(逻辑器件)6 3.3 与非门 74LS00(集成 PLC)7 3.4 或非门 74LS54(逻辑器件)7 3.5 双上升沿 D 触发器 74LS74 8 3.6 多谐振荡器10 3.7 由 74LS74 构成的四分频电路 10 4 主要器件及重要元件的功能介绍11 5 其它元器件介绍12 6 参考资料13 7 附录 14 8 致谢15 简易三路抢答器 简易三路抢答器 摘要 本课程设计论文详细的讲述了我本次课程设计的全过程和收获。本文讲述的三路抢答器主要是由:两个 D 触发器 74LS175、以及一个四输

4、入与非门,四个双输入与非门和一个或非门构成，共分为锁存器、脉冲信号发生器、分频电路三部分，其中 74LS175 上的清零端由主持人控制，用来控制是否开始抢答，抢答开始时，由主持人按下复位开关 S 清除信号，当主持人宣布“抢答开始”后，先做出判断的选手立即按下开关，通过与非门送出信号并将其他选手锁存，同时将信号送给发光二极管与喇叭，直到主持人再次清除信号为止。本文还记述了我在整个设计过程中的设计思路和每一步设计步骤，通过每一步的认真的设计，最终顺利完成整个电路的设计。关键词：三路抢答器，触发器，脉冲发生器，74 系列芯片 简易三路抢答器 绪论 关于这次设计的用于三人竞赛抢答的器件，在现实生活中很

5、常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。为了使比赛更加公平、公正。这次设计就是用几个触发器以及与非门巧妙的组合设计的抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。另补充知识设置30 秒无人作答，自动锁存，

6、原理见附页。下面是我的整体设计方案。简易三路抢答器 2 总体方案设计 以下是三路抢答器方案流程图：图 2 由上图可以看到这个方案非常的简洁，下面我将结合具体元件给出此方案的详细介绍：其中 F1 是 4D 触发器 74LS175，它具有公共置零端和公共 CP 端，F2 是由发光二极管和蜂鸣器组成的声光提示电路，F3 是由四 2 输入与非门 74LS00 以及电容、电阻组成的多谐振荡器，F4 是由双 D 触发器 74LS74 组成的 4 分频电路，F3、F4 组成抢答器中的 CP 时钟脉冲源。抢答开始时，由主持人清除信号，按下控制开关，将开关置于“清零”位置。74LS175 的输出 Q1Q4 全为

7、 0，所有发光二极管 LED 均熄灭，蜂鸣器不发声，抢答器处于禁止工作状态。当主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的声光提示电路作出反应。同时，通过与非门送出信号锁住其余 3 个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。F1 抢答控制F3 多谐振选手抢答按F2声光提示 F4分频器 主持人清零 简易三路抢答器 3 单元电路图 3.1 四 D 触发器 74LS175 3.1.1 四 D 触发器 74LS175 的引脚图如图 3.1.1 所示 图 3.1.1 74LS175 为 4D 触发器，1 引脚为

8、0 时所有 Q 输出为 0，Q 非输出为 1,9 引脚为时钟输入端，9 引脚上升沿将相应的触发器 D 的电平，锁存入触发器。四 D 触发器 74LS175 的逻辑图如图 3.1.2 所示 图 3.1.2 简易三路抢答器 图 3.1.3 是 74LS175 的功能表 输入 输出 RD CP 1D 2D 3D 4D 1Q 2Q 3Q 4Q L X X X X X L L L L H 1D 2D 3D 4D 1D 2D 3D 4D H H X X X X 保持 H L X X X X 保持 图 3.1.4 是四 D 触发器的 74LS74 真值表 输入 输出 SD RD CP D Q Q Q 3.2

9、 与非门 74LS20（逻辑器件）图 3.1.3 简易三路抢答器 图 3.2.1 与非门 74LS20 的引脚图和功能表 图 3.2.2 是三输入 3 与非门 74LS10 的逻辑图 3.3 二输入端 4 输入与非门 74LS00（PLC 器件）3.3.1 二输入端 4 输入与非门 74LS00 逻辑图 图 3.2.1 图 3.2.2 简易三路抢答器 3.3.2 二输入端 4 输入与非门 74LS00 功能表 3.4 双上升沿 D 触发器 74LS74 3.4.1 双上升沿 D 触发器 74LS74 逻辑图如图 3.4.1 所示 简易三路抢答器 图 3.4.1 3.4.2 双上升沿 D 触发器

10、 74LS74 功能表如表 3.4.2 所示 表 3.4.2 3.5 多谐振荡器 多谐振荡器电路图如图 3.5 所示 简易三路抢答器 它是两个输入端，内部有 4 个与非门，如果输入端输入 A,B 则输出端输出 Y=AB.图 3.5 多谐振荡器用来产生时钟脉冲和设置机械周期 3.6 由 74LS74 构成的四分频电路 图 3.6 四分频电路使时钟脉冲的周期变为了原来的四倍。简易三路抢答器 4 主要器件及重要元件的功能介绍 在这次设计的用于竞赛的抢答器，电路图时很简单，组成器件应该说都是数电和模电中很常见的。4.1 D 触发器 D 触发器如图，其功能有：Q1,Q2 为输入端，CLK 为时钟输入端，

11、CLR 直接复位端，pr 为直接置位端且低电平有效。D 触发器具有接收并记忆信号的功能，又称为锁存器。D 触发器属于脉冲触发方式。D 触发器不存在约束条件和一次变化现象，抗干扰性能强，工作速度快。而这次正是利用了的以上功能来构成一个简单的抢答器。4.2 芯片中与非门，或非门的认识 4.4 主要用到一个量程为 10K 的滑动变阻器，普通电阻 4.5 0.1uF 电容参与多谐振荡器的构成，发光二极管、蜂鸣器便于提示引起注意。5 总电路原理图（见附录图）图 4.1 D 触发器 引脚图 连接图 简易三路抢答器 参考资料，何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001 年 6 月，姚福安，电子电路设计与

12、实践，山东科学技术出版社，2001 年 10 月，王澄非，电路与数学逻辑设计实践，东南大学出版社，1999 年 10 月，李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005 年 6 月，卢菊洪，数字电路与逻辑设计实训教程，科学出版 2003 年 8 月，康华光，电子技术基础，高教出版社，2003 徐国华，模拟及数字电子技术实验课程，200 郭天祥单片机视频，百度电子知识网站 简易三路抢答器 附录 最小反应时间的计算 1 多谐振荡器产生的时钟脉冲的周期 T=1.4RC=1.4*10*0.1ms=1.4ms 2 经过四分频电路后的时钟脉冲的周期 Tcp=4T=4*1.4ms=5.6ms 3

13、 最小反应时间为 Tm=Tcp=5.6ms 简易三路抢答器 致谢 几个月的时间内看了很多的书，查了许多资料，也请教了很多人，终于完成了简易三路抢答器的课程设计报告，真心感谢梁万用老师和祁义超，罗强，汪政，朱俊杰，郭迎辉同学的帮助。最初看到一个利用 PLC 设计的三路抢答器感觉还是比较简单的，自信满满，因本课程设计主要是对数字电路中门电路学习，集成芯片的灵活运用。我开始思考课程的设计，尽管后来学习到触发器脑子中又出现了一些思路，开始着手做的时候发现有点力不从心，很多的问题开始出现，因为眼界狭隘，没有接触太多元器件，也不了解元器件的功能和用途，感到茫然，不知所措，为所学知识的浅薄而自责，百思不得其

14、解，只能请教老师，在老师的指导下又有了新思路。开始着手对芯片的学习，首先在芯片的功能和引脚上下手，在网上和资料书上查找，对 74 系列的集成芯片有了重新的学习，然后试图去画原理图，由于对74 系列集成芯片有了清晰的认识，原理图也一气呵成。下一个问题是要把自己要做的产品的思路清楚地呈现给别人，让别人一目了然，需要列写出产品用的器件，产品规划线路图。但是这些内容我们需要遵守一定的规则，先做成电子版，然后再打印，做成电子版需要有一定的计算机基础，需要耐心和耐性。课程设计是一个锻炼自己的好机会，让我们不仅学会了思考，学会了查阅资料，包括查阅书籍和网络，还让我们学会了与人交流，分析讨论。大学生在理论的学习中也需要实践环节的练习，在实践中学习到知识，真真正正思考过的问题我们才能够铭记于心，积累的知识也将会是我们一生的财富。简易三路抢答器 附录图（元器件清单表）元器件 类型 数目 蜂鸣器 普通 3 个 发光二极管 普通 3 个 普通电阻 1K 4 个 滑动变阻器 1-10K 1 个 74LS74 1 个 74LS154 1 个 74LS00 1 个 74LS10 1 个 电容 0.1uF 1 个 单控开关 普通 1 个 双控开关 普通 2 个 电源 5V 2 个 简易三路抢答器 附录图