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文檔簡介
1、<p><b> 1.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b> 設(shè)計(jì)八名選手搶答器</b></p><p><b> 2.設(shè)計(jì)要求</b></p><p> 1.可容納8個(gè)選手同時(shí)參加比賽,各有一個(gè)搶答按鈕。主持人通過一個(gè)開關(guān)控制搶答系統(tǒng)。 2.主持人可預(yù)先設(shè)定搶答時(shí)間
2、,顯示倒記時(shí)。如時(shí)間倒記為零時(shí),仍然沒有選手搶答,鎖定搶答器,再搶答無效,直到主持人再次宣布開始搶答。3.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能,并將所鎖存的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來。在主持人宣布搶答開始前,如果有選手已按下?lián)尨鸢粹o,系統(tǒng)會(huì)鎖定并顯示犯規(guī)選手的相應(yīng)編號(hào);當(dāng)主持人宣布搶答開始時(shí),倒記時(shí)開始,選手們可以搶答,系統(tǒng)會(huì)鎖定并顯示規(guī)定時(shí)間內(nèi)最先搶答的選手的相應(yīng)編號(hào)。4.搶答器對(duì)參賽選手動(dòng)作的先后要有很強(qiáng)的分辨能力,即使他們動(dòng)作的先后只相差幾毫秒,
3、搶答器也要能分辨出來。也就是說,系統(tǒng)不顯示后動(dòng)作選手的編號(hào),只顯示先動(dòng)作選手的編號(hào),并保持到主持人清零為止。</p><p><b> 一、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b> (一)搶答電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完
4、成兩個(gè)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(hào),同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)(顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管);二是禁止其他選手按鍵,其按鍵操作無效。先編碼器74LS148是8線輸入3線輸出的二進(jìn)制編碼器(簡稱8-3線二進(jìn)制編碼器),其作用是將輸入~這8個(gè)狀態(tài)分別編成8個(gè)二進(jìn)制碼輸出。優(yōu)先編碼器允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上的編碼信號(hào),不過在優(yōu)先編碼器將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì),當(dāng)幾個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)時(shí),只對(duì)其中優(yōu)先權(quán)最高的一個(gè)進(jìn)
5、行編碼。由表看出74LS148的輸入為低有效。優(yōu)先級(jí)別從至遞降。另外,它有輸入使能,輸出使能和。</p><p> 74LS148芯片的功能表</p><p> 優(yōu)先編碼器是8線輸入3線輸出的二進(jìn)制編碼器,其作用是將輸入 I0至I7 ,8個(gè)狀態(tài)分別編成8個(gè)二制碼輸出.其功能如真值表所示.由表可以看出74LS148R的輸入低有效.優(yōu)先級(jí)別從 I7至I0遞降.另外它有輸入使能/ST,輸出使
6、能/YS和/YEX;</p><p> /ST=0允許編碼,/ST=1禁止編碼</p><p> /ST=0允許編碼,/ST=1禁止編碼, /YEX=0表示 /Y2/Y1/Y0是編碼輸出,/Y EX=1表示/Y2/Y1/Y0不是編碼輸出 /YEX為輸出標(biāo)志位。</p><p> 74LS279芯片具有鎖存器的功能,其內(nèi)部是由4個(gè)RS觸發(fā)器組成的。當(dāng)有一個(gè)人優(yōu)
7、先搶答后其它的就不能搶答了,其它的雖然有電平輸入,但是輸入的電平保持原態(tài)不變。</p><p> 圖1 74LS279引腳圖</p><p> 表1 74LS279 鎖存器功能表</p><p><b> 譯碼、顯示電路</b></p><p> 譯碼電路由74LS48組成。而譯碼是編碼的逆過程,其任務(wù)是恢復(fù)
8、編碼的愿意。按內(nèi)部連接方式不同,七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽極兩種。</p><p> 74LS48七段顯示譯碼器</p><p> 74LS48芯片是一個(gè)十進(jìn)制(BCD)譯碼器,可用來驅(qū)動(dòng)共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內(nèi)部有升壓電阻,因此無需外接電阻(可直接與顯示器相連接)。74LS48其引腳圖如下圖2,其功能表如下表</p><p> 圖2
9、74LS48引腳圖</p><p> 74LS48的功能表如下表所示。其中,A3A2A1A0為8421BCD碼輸入端,a~g為7段譯碼輸出端。</p><p> 表1.5 74LS48的功能表</p><p> 為試燈輸入: 當(dāng) =0時(shí),/=1時(shí),若七段均完好,顯示字形是“8”,該輸入端常用于檢查74LS48顯示器的好壞; 當(dāng) =1時(shí),譯碼器方可進(jìn)行譯碼顯示。
10、用來動(dòng)態(tài)滅零,當(dāng) =1時(shí), 且=0,輸入A3A2A1A0=0000時(shí),則/=0使數(shù)字符的各段熄滅; /為滅燈輸入/滅燈輸出,當(dāng) =0時(shí)不管輸入如何, 數(shù)碼管不顯示數(shù)字;/ 為控制低位滅零信號(hào),當(dāng)=1時(shí), 說明本位處于顯示狀態(tài);若 =0, 且低位為零, 則低位零被滅。</p><p><b> ?。ǘ┒〞r(shí)電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 原理及設(shè)計(jì):該部分主要由5
11、55定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖2.7所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù),通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上,其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù),設(shè)定一次搶答的時(shí)間,通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置,計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后,計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作,并將時(shí)間顯示在共陰極七段
12、數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上,當(dāng)有人搶答時(shí),停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間;如果沒有人搶答,且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí),輸出低電平到時(shí)序控制電路,以后選手搶答無效。</p><p> 74LS192芯片的介紹</p><p> 74LS192的引腳圖</p><p><b> 圖2.1</b></p><p> 74L
13、S192功能表</p><p> 74LS192的預(yù)至數(shù)計(jì)算,其中:TCU 是加計(jì)數(shù)進(jìn)位輸出端,當(dāng)加計(jì)數(shù)到最大數(shù)值時(shí),TCU 發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)(平時(shí)為高電平);TCD 為見計(jì)數(shù)借位輸出端,當(dāng)減計(jì)數(shù)到0時(shí),TCD 發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)(平時(shí)為高電平),TCU 和TCD 負(fù)脈沖寬度等于時(shí)鐘低電平寬度。根據(jù)要求使用兩片74LS192的異步置數(shù)功能構(gòu)成三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。30進(jìn)制數(shù)器的預(yù)制數(shù)為N=(0011 000
14、0)8421BCD=(30)D。74LS192(1)計(jì)數(shù)器從0011狀態(tài)開始計(jì)數(shù),因此,就因取D3D2D1D0=0011。;74LS192是計(jì)數(shù)器從0000狀態(tài)開始計(jì)數(shù),那么,就因取D3D2D1D0=0000。計(jì)數(shù)脈沖從CPD端輸入。它的計(jì)數(shù)原理十,每當(dāng)?shù)貫橛?jì)數(shù)器的BO端發(fā)出負(fù)跳變借位脈沖時(shí),高位計(jì)數(shù)器減1計(jì)數(shù)。當(dāng)高位計(jì)數(shù)器處于全0,同時(shí)在CPD=0期間,高位計(jì)數(shù)器BO=LD=0,計(jì)數(shù)器完成異步制數(shù),之后BO=LD=1,計(jì)數(shù)器在CPD時(shí)
15、鐘脈沖作用下,進(jìn)入下一輪減計(jì)數(shù)。</p><p><b> 555定時(shí)器引腳圖</b></p><p> 圖2.9 555定時(shí)器</p><p> 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器,使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器的CP脈沖</p><p> ?。ㄈr(shí)序控制電路的設(shè)計(jì)</p><p>
16、搶答與定時(shí)電路的時(shí)序控制電路如下圖3所示</p><p> 時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,它要完成以下三項(xiàng)功能:1.主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時(shí),搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。 2.當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鍵時(shí),搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3.當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到,無人搶答時(shí)表示此次搶答無效。</p><p> 4.當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鍵時(shí),搶答電
17、路和定時(shí)電路停止工作。</p><p> 5.當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到,無人搶答時(shí)表示此次搶答無效。</p><p> 圖3 時(shí)序控制電路</p><p> 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(shí),來自于74LS279的輸出 1Q等于0,經(jīng)G3反相,輸出為1,則555產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS19
18、2的CPD時(shí)鐘輸入端(圖中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信號(hào)),定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí),在定時(shí)時(shí)間未到時(shí),則"定時(shí)到信號(hào)"為 1,門G2的輸出 =0,使 74LS148處于正常工作狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)功能1的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鍵時(shí), 74LS279的輸出 1Q等于1,經(jīng)G3反相,輸出為0,封鎖 CP信號(hào),定時(shí)器處于保持工作狀態(tài);同時(shí),門G2的輸出 =1,74LS148處于禁止工作狀態(tài),從而
19、實(shí)現(xiàn)功能2的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí),則"定時(shí)到信號(hào)"為0,/ST=1,74LS148處于禁止工作狀態(tài),禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí),門G1處于關(guān)門狀態(tài),封鎖時(shí)鐘CP信號(hào), 保持00,實(shí)現(xiàn)3功能。</p><p><b> 二、仿真電路</b></p><p><b> ?。ㄒ唬尨痣娐贩抡?lt;/b></p><p&
20、gt;<b> ?。ǘ┒〞r(shí)電路仿真</b></p><p><b> ?。ㄈ┛傮w電路仿真</b></p><p><b> 樣機(jī)制作及調(diào)試</b></p><p> ?。ㄒ唬╋@示電路的調(diào)試</p><p> 主要是由一塊74148和一塊7448芯片以一個(gè)七段LED數(shù)碼顯
21、示器組成的.在調(diào)試時(shí),可以在編碼器的各輸入端接上開關(guān),當(dāng)接上電源后,用各開關(guān)打開或斷開來判斷七段LED數(shù)碼顯示器是顯示正常.</p><p> ?。ǘ╂i存電路的調(diào)試</p><p> 在調(diào)試鎖存電路時(shí),我們可以在各觸發(fā)器的Q端接各接上一個(gè)發(fā)光二極管,接上電源,主持人開關(guān)打開,任意按下一路搶答開關(guān),看其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管是否亮,然后再按其它開關(guān),這時(shí)其它的二極管應(yīng)該不發(fā)亮才算正常.<
22、/p><p><b> ?。ㄈ┣辶汶娐氛{(diào)試</b></p><p> 清零是由主持人控制的.這個(gè)電路比較簡單,只有一個(gè)指示燈,當(dāng)主持人開關(guān)斷開時(shí),指示燈通過接地連接到各觸發(fā)器的清零端,這時(shí)七段LED數(shù)碼顯示器應(yīng)顯示為0,電路正常工作。</p><p><b> ?。ㄋ模┒〞r(shí)電路 </b></p><p&
23、gt; 用示波器檢查 555 的輸出波形是為 1Hz 的方波信號(hào),正常工作。</p><p><b> (五)實(shí)物焊接</b></p><p><b> 。</b></p><p><b> ?。ㄋ模┛偨Y(jié)</b></p><p> 第一次做課程設(shè)計(jì),剛開始看到題目覺得還
24、挺簡單的,在multisim在軟件仿真過程中,我先是根據(jù)自己對(duì)八路智能搶答器要求的理解和思考,自己有了一份構(gòu)思,包括整個(gè)電路有多少部分,每一部分起什么作用,每一部分該如何設(shè)計(jì),如何將它們聯(lián)系起來構(gòu)成一個(gè)整體等等。終于,我自以為做出符合要求的智能搶答器,但后來和同學(xué)們交流了想法后,我才發(fā)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)存在著諸多的缺陷,這讓我感覺到無比的失落感,在老師和同學(xué)們的幫助下,才最終完成仿真。在實(shí)物焊接過程中,太多的線路布局,需要整理,焊接,而且一次
25、一次的出錯(cuò),一次一次的檢查,一次一次的重新來過,花了太多的時(shí)間對(duì)其中某一小的問題探索思考,只因一份執(zhí)著支持著我,讓我無法放棄,成功就在彼岸。在多次的重復(fù)的過程中,我在問題中尋找答案,在研究、思考中了解、深刻的了解數(shù)子搶答器原理,并且可以擴(kuò)展本學(xué)期所學(xué)的數(shù)電知識(shí)歸納總結(jié)。這次小學(xué)期讓我收獲豐富?。?lt;/p><p><b> 致 謝</b></p><p> 我首先
26、感謝xx班學(xué)生提供的這次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),衷心感謝指導(dǎo)老師xxx老師,能夠成為xx老師的學(xué)生真的是我最大的榮幸,她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,認(rèn)真的工作作風(fēng),正直的為人方式都無不讓我對(duì)她充滿了深深的敬意。沒有xx老師的幫助和指點(diǎn),我的過程設(shè)計(jì)不可能完成,在xx老師的指引下我才對(duì)自己的設(shè)計(jì)有了越來越清晰的思路,也才能順利地完成這次答辯。</p><p> 其次要感謝我們整個(gè)團(tuán)隊(duì),因?yàn)閳F(tuán)隊(duì)對(duì)于每一項(xiàng)工作都應(yīng)該擺在首要位置,在整個(gè)
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