電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：智力競賽搶答器學(xué)生姓名 趙麗娟 專 業(yè) 自動化 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 周躍慶 日 期 - 摘 要傳統(tǒng)的搶答器分立元件使用較多，造成電路的成本偏高，設(shè)計(jì)出數(shù)字化全集成電路的多路搶答器是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的要求，因此向讀者介紹筆者用74 系列常用集成電路設(shè)計(jì)的數(shù)碼顯示四路搶答器，并詳細(xì)分析了電路工作原理。其功能為供四人用的智力競賽搶答器裝置線路。,本電路分為兩部分：一是基本搶答部分，二是倒計(jì)時(shí)部分。搶答有效有聲音提示并顯示組別，由主持人手動復(fù)位。此搶答操作方便,在很多的場所都可以使用,并且給人的視覺效果非常好.關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路；搶答器；觸發(fā)器；數(shù)碼

2、顯示；定時(shí)器；時(shí)序控制一、完成課題的工作基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)條件 1工作基礎(chǔ)搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識競賽場合，但目前所使用的搶答器存在分立元件使用較多，造成電路的成本偏高，而現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展要求電子電路朝數(shù)字化、集成化方向發(fā)展，因此設(shè)計(jì)出數(shù)字化全集成電路的多路搶答器是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的要求，故筆者按照這一要求，并根據(jù)74175D觸發(fā)器的功能特點(diǎn)，用74192和其它幾塊常用的74系列數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)出了一數(shù)碼顯示四路搶答器電路，該電路具有成本低、元器件容易得到、路數(shù)多、數(shù)碼直觀顯示、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且該電路也可作數(shù)字集成電路應(yīng)用的一個(gè)范例，來作為學(xué)習(xí)使用數(shù)字集成電路之用

3、。 2實(shí)驗(yàn)條件（1）GW48系列EDA/SOC實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)（提供有目標(biāo)芯片F(xiàn)PGA-型號EP1K30TC144-3、數(shù)碼顯示器、二極管、三極管、鈕子開關(guān)、晶振等資源）；（2）電路設(shè)計(jì)采用下列器件：74175、74148、74192、7448、ANDX、ORX、NOT，OR8，NAND等。二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 1. 基本要求（1）有4路搶答；（2）數(shù)字顯示搶答組別；（3）由主持人復(fù)位后方可搶答；（4）聲音（D）提示已有人搶答。 2. 附加功能（1）主持人復(fù)位前有人搶答聲音提示（2）有倒計(jì)時(shí)功能，倒計(jì)時(shí)為30秒 ，數(shù)字顯示倒計(jì)時(shí)間，如果計(jì)時(shí)到零還未有人搶答則聲音提示且之后的搶答無效。 （3）在倒計(jì)時(shí)

4、未到達(dá)零之前如果有人搶答則計(jì)時(shí)停止。三、電路基本原理1數(shù)字搶答器總體方框圖    搶答按鈕觸發(fā)電路優(yōu)先編碼電路譯碼電路主持人控制開關(guān)譯碼顯示電路控制電路聲音提示電路鎖存電路秒脈沖產(chǎn)生電路定時(shí)電路譯碼電路譯碼顯示電路圖 1實(shí)驗(yàn)框圖 如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“準(zhǔn)備”(低電平)狀態(tài)，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間，計(jì)時(shí)器處于禁止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)如果有人搶答，則聲音提示搶答無效。主持人將開關(guān)置“開始”（高電平）狀態(tài)，宣布開始，搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，選手在預(yù)定時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答

5、之后，定時(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"準(zhǔn)備"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有人搶答，則聲音提示，之后搶答無效。2單元電路設(shè)計(jì)   (1) 搶答器電路     圖 2搶答器電路參考電路如圖所示。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，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號；二是有選手搶答后其他選手按鍵操作無效。工作過程：剛開始選手開關(guān)p1、p2、p3、p4全為低電平，開關(guān)S置于0（低電平）時(shí)，D觸發(fā)器的無時(shí)鐘脈沖，觸

6、發(fā)器處于禁止?fàn)顟B(tài)。觸發(fā)器個(gè)輸出保持為1（高電平），使74148的輸入端1N、2N、3N、4N為高電平，經(jīng)74148優(yōu)先編碼器編碼后輸出端全為高電平， A2N，A1N，A0N經(jīng)反相器后接到7448的A、B、C輸入端，經(jīng)BCD7段譯碼器7448譯碼后全為低電平，共陰極七段碼電路沒有顯示。將當(dāng)開關(guān)S置于1（高電平）時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下P3，P3為高電平），74148的輸出經(jīng)鎖存電路后后，3Q=0, 1Q、2Q、4Q=0,74LS48處于工作狀態(tài)，QQQ1Q=1011,經(jīng)譯碼顯示為"3"。此外，3，使觸發(fā)器其他輸入端為保持為1，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其

7、他按鍵的輸入，從而保證了搶答者的優(yōu)先性。此時(shí)SPK輸出脈沖信號，聲音提示有人搶答。如有再次搶答需由主持人將開關(guān)重新置“0”，然后再進(jìn)行下一輪搶答。74175、74148、7448分別為為D觸發(fā)器、10線4線BCD編碼器和BCD-to-7-Segment Decoder BCD7段譯碼器，表1、2、3為其功能表。表1 74175功能表表274148功能表表37448功能表(2)定時(shí)電路表 3定時(shí)器電路通過預(yù)置時(shí)間30秒電路對計(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?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如圖3所示。當(dāng)開關(guān)S為低電平時(shí)，對兩片74192進(jìn)行

8、預(yù)置數(shù)，當(dāng)開關(guān)為高電平且QD為低電平時(shí)倒計(jì)時(shí)開始，此時(shí)如果QD變?yōu)楦唠娖?，則停止計(jì)數(shù)，譯碼顯示電路上顯示剩余時(shí)間。若計(jì)時(shí)到零時(shí)QD還未低電平，這SPK輸出脈沖信號，聲音提示時(shí)間到。表4為74192的功能表。表4 74192功能表（3）電路總體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理圖見圖4.將搶答電路和計(jì)時(shí)電路的輸出用或門相連，從而使有人搶答或計(jì)時(shí)到零都有聲音提示；將計(jì)時(shí)電路的輸出端MANGER接到搶答電路的輸入端QD，從而保證計(jì)時(shí)到零后搶答無效；將搶答電路的的輸出端SPK接到計(jì)時(shí)電路的輸入端SPKIN，從而保證有選手搶答后計(jì)時(shí)停止。此外如果在計(jì)時(shí)未開時(shí)時(shí)有選手摁下，則聲音提示搶答無效。本搶答器使用方法非常簡單，從上述工

9、作原理可知，搶答前只需先將開關(guān)S置于“0”，然后再置于“1”，即可進(jìn)行搶答。圖 4實(shí)驗(yàn)原理圖四、實(shí)驗(yàn)與調(diào)試實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)選用GW48系列EDA/SOC實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)（提供有目標(biāo)芯片F(xiàn)PGA-型號EP1K30TC144-3、數(shù)碼顯示器、二極管、三極管、鈕子開關(guān)、晶振等資源），實(shí)驗(yàn)選用實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)圖N，選用數(shù)碼、數(shù)碼顯示倒計(jì)時(shí)，選用數(shù)碼顯示搶答選手號，選用鍵代表主持人控制端，選用鍵、鍵、鍵、鍵表示選手號、按照結(jié)構(gòu)圖對管腳號進(jìn)行封裝。實(shí)驗(yàn)調(diào)試圖見圖。剛開始調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：如果未有選手搶答則計(jì)時(shí)到零后數(shù)碼顯示選手號為，經(jīng)過分析原因是計(jì)時(shí)到零后觸發(fā)器自動清零，經(jīng)過優(yōu)先編碼器后就輸出，之后對電路進(jìn)行了改進(jìn)，

10、將計(jì)時(shí)電路的輸出端manger和搶答電路的時(shí)鐘信號相“與”后接到觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，將觸發(fā)器的清零端接高電平。第一個(gè)問題解決后引起的第二個(gè)問題是計(jì)時(shí)到零后無聲音提示，且計(jì)時(shí)到零后減法計(jì)數(shù)器繼續(xù)減，之后將計(jì)時(shí)電路的聲音輸出和搶答電路的聲音輸出相“或”后，再將計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)到零后的74192的所有輸出端“或非”后與74192的DN輸入端相“與”，這樣計(jì)時(shí)到零后74192的DN輸入端就為1，輸出就可以保持了。至此，電路的功能就全部可以實(shí)現(xiàn)了。圖5實(shí)驗(yàn)調(diào)試圖五、 體會經(jīng)過近兩周的努力,在老師和同學(xué)的幫助下,我完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。通過這次課程設(shè)計(jì)，加深了自己對理論知識的理解，同時(shí)也鍛煉了自己把理論知識應(yīng)用到實(shí)際

11、問題的能力，更鍛煉了自己自學(xué)的能力，能夠根據(jù)需要去讀一些相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)會如何去使用一個(gè)軟件（學(xué)會一個(gè)軟件用好里面的幫助是最重要的）等，而這些正是以后工作學(xué)習(xí)生活所必需的。以前做實(shí)驗(yàn)總是很單一，要不就是按課本上步驟一步一步走，要不就是設(shè)計(jì)簡單的如加法器，減法器之類的電路，或是用各種門電路設(shè)計(jì)簡單的報(bào)警電路，密碼鎖等。而這次實(shí)驗(yàn)則是所有實(shí)驗(yàn)的綜合，需要有一定理論基礎(chǔ)和積淀。剛開始老師布置任務(wù)的時(shí)候覺得很難，經(jīng)過兩天左右的思考初步設(shè)計(jì)把電路分成兩個(gè)模塊，一是基本的搶答電路，二是定時(shí)電路，各部分設(shè)計(jì)好了再整合在一起，這樣就不難設(shè)計(jì)了。搶答電路可以用D觸發(fā)器來完成，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何鎖存最先搶答的選手號，定

12、時(shí)電路可以用秒脈沖加減法計(jì)數(shù)器來完成，為了更接近于實(shí)際，我用兩片74192分別代表十位和個(gè)位。初步設(shè)計(jì)后MAX+PLUSSII進(jìn)行仿真無誤后再進(jìn)行附加功能的添加，如計(jì)時(shí)前搶答的報(bào)警，計(jì)時(shí)到零的聲音提示及有選手搶答后計(jì)時(shí)的停止與聲音的提示等。設(shè)計(jì)電路時(shí)收獲最大的是不管以后干什么，都要從大處著眼，小處著手，先將任務(wù)分成幾個(gè)部分，再一部分一部分的去完成，最終再完成總體的設(shè)計(jì)，不然直接設(shè)計(jì)一個(gè)整體的模型，不方便調(diào)試，出了錯(cuò)也不知道是哪部分出了問題。通過這次實(shí)驗(yàn)，還有一個(gè)收獲就是感受到同學(xué)之間的溫暖和相互協(xié)作的力量。盡管我們各自設(shè)計(jì)的電路不盡相同，思路也可能迥然不同，但我們能夠互相幫助，遇到問題一起探討

13、，一起解決，別人有什么不懂的也盡量幫忙 。相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，這種團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神正是我們新一代大學(xué)生所要求的基本素質(zhì)與修養(yǎng)。由于知識水平的局限,設(shè)計(jì)中可能會存在著一些不足,我真誠的接受老師和同學(xué)的批評和指正.最后衷心感謝老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助!六、 參考文獻(xiàn)1 天津大學(xué)編，周躍慶主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教程.天津：天津大學(xué)出版社，2006.2 趙保經(jīng)等，中國集成電路大全TTL 集成電路分冊M. 北京：國防出版社，3毛法堯等，數(shù)字邏輯M。 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996ABSTRACTTraditional devices for quick answer use more disc

14、rete components, therefor thecost of circuit is high. But all-digital design of integrated circuits multiple race-answering apparatus is the development of the modern electronic technology ,so this article introduce the writers race-answering apparatus with digital indications and four lines which a

15、re designed through the commomly-used integrated circuit of 74 series , and it makes a detailed analysis of the principles of circuit work . It woks for the use of four lines to race-answer. The circuit is divided into two parts: the first is the basic part of the race-answering apparatus, the second is part of the countdown. Quick answeing has an effective voice prompts and the number of the participant is displayed. Manually reset