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1、数电课程设计实习报告8人智力竞赛抢答器设计者： 张倚程2007 年 1 月 2 日前言课程设计是针对某一理论课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，可以培养我们运用课程中所学的理论知识与时间紧密结合，独立地解决实际问题的能力。本课程设计介绍的是数字逻辑电路中智力抢答器的设计方法与测试技术，以电路的基本理论为基础，着重介绍电路的设计，装调及性能参数的调试方法.课程设计应达到如下基本要求：（1） 综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个抢答器课题的设计。（2） 通过查阅手册和参考文献资料，培养我们独立分析和解决实际问题的能力。（3） 熟悉常用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选
2、用的原则。（4） 掌握电子电路的安装和调试技能。（5） 熟悉的使用各类数字电子仪器。（6） 学会撰写课程设计论文。（7） 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。在抢答器的课程设计中，得到指导老师的关心与鼓励，在这里表示感谢。同时，因时间仓促及设计者水平有限，设计论文中错误在所难免，恳请各位不吝指正。目录一 预习要求3二 设计任务与要求3三 设计原理与参考电路|5 1数字抢答器总体方框图5 2单元电路设计 6 （1）抢答器电路 6（2）定时电路 8 （3）报警电路 9 （4）时序控制电路 10 （5）设计总体电路图 12四 、设计仪器设备 12 五 、设计内容及方法 12 六、故障分析与心得体
3、会13 1、故障分析13 2、心得体会14一、 预习要求1复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。2设计可预置时间的定时电路。3分析与设计时序控制电路。4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图二、 设计任务与要求 1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 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
4、秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。5. 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。6. 如果定时时间已到，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。三、设计原理与参考电路1数字抢答器总体方框图如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，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quot;开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时
5、时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、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。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。图11、1数字抢答器框图2单元电路设计(1) 抢答器电路参考电路如图11、所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于清除端时，RS触发器的 端均为，个触发器输出置，使74LS148的 ，使之处于工作状态。当开关S置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经R
6、S锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，QQQ=101,经译码显示为。此外，1，使74LS148 ，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为，使 ，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将开关重新置?quot;清除然后再进行下一轮抢答。74LS148为线线优先编码器，表11、1为其功能表。图11、 数字抢答器电路表、74LS148的功能真值表(2)定时电路图11、3 可预置时间的定时电路 由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进
7、行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图11、3所示。（3）报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图11、4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（RI2R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。图11、4 报警电路（4）时序控制电路时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能： 主持人将控制开关拨到开始位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。 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
8、。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。图 11、5 时序控制电路根据上面的功能要求以及图 11、2，设计的时序控制电路如图 11、5所示。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端 。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从清除位置拨到开始位置时，来自于图11、2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相， A1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则定时到信号为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现
9、功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q1，经 G3反相， A0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =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，则定时到信号为0， =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时， 门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间.“抢答器”总电路图四、设计仪器设备元器名称元件名称数量备注数字电路板1块集成块74LS1481片74LS041片74LS2791片74LS1211片74LS101片N
10、E5552片74LS1922片74LS2483片电阻5102只10 k10只4.7 k1只5.1 k1只100 k1只15 k1只68 k1只电容0.01uF1只10uF2只100uF1只三极管3DG121只其它发光二极管2只共阴极显示器3只五、设计内容及方法1组装调试抢答器电路。2设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。 3组装调试报警电路。4完成定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。六、故障分析与心得体会 1、故障分析：（1）、
11、抢答电路置7 故障原因：不管那个抢答开关按下，显示管总是显示7。故障分析：断开所有抢答开关，74LS148的I0非到I7非端输入高电平，显示管还是显示7。检查Y0非到Y2非端和Yex非端，输出高电平，输出接74LS279的四个S非端，高电平无效，显示管还是显示7。检查R非端，发现接线间开路，重新连接后，显示管显示正常，故障排除。 （2）、定时电路个位出现乱码 故障原因：接通电源后，定时器个位先显示几个乱码，然后正常显示 故障分析：检查74LS192时，发现数据预置端D0到D3悬空，相当于接入高电平，将这4个脚接地置零后，显示管显示正常，故障排除。2、心得体会这一周的数电课程设计实习周终于结束了
12、，通过一周以来同学和老师的共同努力，我们终于完成了课程设计。做完之后，我们组的全体成员都大吁了一口气，然后感叹道：终于做完了，可把我们可累苦了。但大家脸上的表情都是欣慰和欢喜的，到底功夫不负有心人。俗话说的好：苦不苦，想想红军长征二万五。当年红军爬雪山，越草地，与自然做斗争，冰天雪地的。我们饿了还有香喷喷的饭菜吃，他们呢？吃草皮，啃树皮，甚至连自己身上的皮带都煮着吃了，比起他们来我们幸福多了。看着自己的劳动成果：电路板上大大小小的芯片，密密麻麻的连接线，大家都笑了，我们四目相接，面面相觑，都在感慨实习终于成功了。不知道是因为心情好还是太累，晚上回去倒下就睡着了，特别的塌实特别香。 回想过去的一周，这里面的辛苦只有做数电课程设计的人才明白，才能体会。结果怎样已经不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的课程设计是无法孤军作战的，只有通过合作后才有可能成功。我们选了抢答器，也许是觉得电视节目中有那种抢答器比较有一起，自己既然是学这门课程的，自己第一次做一个也满有成就感的。除此之外，我们学会了如何排故障，掌握了书本以外的电子技术知识，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。如果非要用一句话来概括我们的体会的话，那只能是：痛并快乐着！
