數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--三路數(shù)字搶答器

1、<p>　　數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題目：三路數(shù)字搶答器</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p>　　1. 搶答器同時(shí)供3名選手比賽，分別用3個(gè)按鈕A,B,C表示(三個(gè)高低電平開關(guān)）。</p><p>　　2. 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S（高低電平開關(guān)

2、），該開關(guān)由主持人控制。</p><p>　　3. 搶答器具有鎖存與顯示功能（顯示功能用三個(gè)發(fā)光二極管1，2，3來代替）。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的燈亮起，一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　4. 搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間規(guī)定為10秒。當(dāng)主持人啟動(dòng)"開始"鍵后（即S開關(guān)撥到高電

3、平），定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，從10秒到00秒。</p><p>　　5. 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，選手相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮起，顯示器上顯示選手搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　6. 如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，則有一個(gè)提示燈亮起（用發(fā)光二極管4），說明規(guī)定時(shí)間已到，不能再搶答。定時(shí)顯示器上顯示00。</p>

4、;<p>　　二、總電路圖及設(shè)計(jì)原理</p><p>　　如圖1所示。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)S撥到"清除"狀態(tài)（即低電平），搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間即10；主持人將開關(guān)S置“開始”狀態(tài)（即高電平），宣布"開始"搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存，優(yōu)先搶答選手的燈亮起。當(dāng)一輪搶答之后，定

5、時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)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)。如果時(shí)間已到無人搶答，本次搶答無效，則發(fā)光二極管4亮起，且定時(shí)器時(shí)間顯示00。</p><p><b>　　總電路圖見下一頁</b></p><p>　　三、各單元電路設(shè)計(jì)說明及電路圖</p><p>

6、　　1、 搶答器電路原理及設(shè)計(jì)：</p><p>　　參考電路如圖２所示。該部分主要由74LS74雙D觸發(fā)器，74LS08四2入與門，74LS30八入與非門和74LS27三3入或非門等電路組成。該電路有一總控制開關(guān)S（相當(dāng)于復(fù)位鍵，接到每個(gè)觸發(fā)器的R端和定時(shí)電路部分的74192的LD端）。在搶答器部分，該電路完成兩個(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)選手所對(duì)應(yīng)的燈亮起；二是禁止其他選手按

7、鍵操作無效，由于高電平有效，所以只要有一人先搶答，那么觸發(fā)器輸出端Q1Q2Q3中只要有一個(gè)為高電平，通過G3后輸出低電平，脈沖保持穩(wěn)定，所以其他選手被鎖定，不能再搶答。</p><p>　　圖2-搶答部分電路接線圖</p><p>　　2、定時(shí)電路原理及設(shè)計(jì)：</p><p>　　該部分主要由74LS192減法計(jì)數(shù)電路，一個(gè)或非門G4和2個(gè)7段數(shù)碼管等相關(guān)電路組成。

8、具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，其時(shí)鐘信號(hào)由G2門輸出端提供。74192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，由主持人設(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，本設(shè)計(jì)設(shè)為10秒倒計(jì)時(shí)，所以可以在計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)控制端輸入00010000（由8個(gè)高低電平開關(guān)控制）。則譯碼顯示器上顯示10。當(dāng)總開關(guān)S為高電平時(shí)（接到LD端），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數(shù)碼顯示管上為10秒，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示

9、此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，這部分工作原理在圖2中，G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止。當(dāng)開始后還沒人搶答，G1為高電平，CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，A，B，C當(dāng)中有一高電平，通過G1或非后，G1為低電平，封鎖了CP信號(hào)，定時(shí)器處于禁止工作狀態(tài)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，如果沒有人搶答，只要當(dāng)輸出端滿足都為00000000時(shí)，輸出端通過G4或非后，G4為高電平，同時(shí)傳給了CR

10、端和具有提示功能觸發(fā)器的D輸入端上</p><p>　　圖3-可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路接線圖</p><p>　　四、調(diào)試說明，調(diào)試中遇到的問題及解決方法</p><p>　　電路圖設(shè)計(jì)完后，把所需的器件安裝到實(shí)驗(yàn)箱上，并按照各個(gè)管腳圖連線。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。最后要調(diào)試一下。</p><p><b>　　有人搶

11、答部分調(diào)試：</b></p><p>　　看是否實(shí)現(xiàn)了有人搶答時(shí)相應(yīng)燈亮起并且鎖存其他選手的信號(hào)燈。</p><p>　　步驟：當(dāng)把S開關(guān)調(diào)到高電平，計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，有一人搶答后（A，B，C中任意一個(gè)調(diào)到高電平），相對(duì)應(yīng)的燈亮起，并且計(jì)時(shí)器時(shí)間停止，當(dāng)其他選手再搶答（即剩余的兩個(gè)開關(guān)再調(diào)到高電平），燈不亮起，實(shí)現(xiàn)了鎖存其他選手信號(hào)的功能。只有當(dāng)S調(diào)為低電平時(shí)，燈滅掉，并且定時(shí)

12、時(shí)間又顯示為10。所以總控制開關(guān)S的功能也實(shí)現(xiàn)了。</p><p>　　2. 無人搶答部分調(diào)試：</p><p>　　看是否實(shí)現(xiàn)了無人搶答時(shí)燈4是否亮起。</p><p>　　步驟：當(dāng)把S開關(guān)調(diào)到高電平，計(jì)時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，規(guī)定時(shí)間10秒倒計(jì)時(shí)已到，仍無人搶答，所以發(fā)光二極管4的燈亮起，并且定時(shí)器時(shí)間顯示00，直到S調(diào)為低電平后，燈4滅，定時(shí)器顯示10，所以這部分的功

13、能也實(shí)現(xiàn)了。</p><p>　　3. 計(jì)時(shí)部分調(diào)試：</p><p>　　看定時(shí)器時(shí)間是否是從10秒減到00秒，并且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)有人搶答時(shí)，時(shí)間是否能停止；無人搶答時(shí)，時(shí)間是否到00秒后停止不動(dòng)。</p><p>　　步驟：此部分步驟在1，2中已實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　在調(diào)試過程中，也發(fā)現(xiàn)了有一些地方設(shè)計(jì)的不完善。比如鎖存功能怎樣來實(shí)現(xiàn)

14、，經(jīng)過反復(fù)研究，最終選擇了74LS74來實(shí)現(xiàn)鎖存功能是最好,最簡(jiǎn)單的辦法;還有在定時(shí)器的調(diào)試過程中，一開始發(fā)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)時(shí)間是從10秒到00秒后，仍然循環(huán)計(jì)時(shí)00，99，98，97……而不是到00就停止，后來經(jīng)過一些改進(jìn)，在74LS192的輸出端引出來后經(jīng)過一個(gè)或非門，接到CR端，這樣就完成了定時(shí)器到00后就能停止的功能。</p><p><b>　　五、課設(shè)總結(jié)及體會(huì)</b></p>

15、;<p>　　1. 通過這次設(shè)計(jì)，通過知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，使我對(duì)以前學(xué)的數(shù)電又有了一定的新認(rèn)識(shí)，溫習(xí)了以前學(xué)的知識(shí)，但在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識(shí)都已經(jīng)不太清楚了，但是通過看書和查一些資料又重新的溫習(xí)了一下數(shù)電的知識(shí)。</p><p>　　2. 在這次課程設(shè)計(jì)中也突出了同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)合作精神，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法能使我們更好的理解知識(shí)。</

16、p><p>　　3. 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　六、所用器件清單</b></p><p&g

17、t;<b>　　1. 數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱。</b></p><p>　　2. 74LS27（三3入或非門）1片</p><p>　　74LS08（四2入與門）1片</p><p>　　74LS74（雙D觸發(fā)器）2片</p><p>　　74LS04（六非門）1片</p><p>　　74LS192 （2-