數(shù)電課程設(shè)計(jì)四人智力競賽搶答器VIP

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比賽搶答器

要求：

設(shè)計(jì)一個(gè)供四人參賽的搶答器，能精確?????辨別、記錄第一個(gè)有效按下?lián)尨疰I者，并用光指示；

主持人沒有宣布搶答開頭時(shí)，搶答不起作用。主持人宣布搶答開頭時(shí)，按“開頭”鍵，搶答開頭，同時(shí)啟動計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)；

拓展要求：

外加一個(gè)計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)采納正計(jì)數(shù)的方式，以加強(qiáng)現(xiàn)場氣氛，增強(qiáng)緊迫感。若預(yù)定時(shí)光內(nèi)無人搶答，自動給出信號停止搶答，以免冷場。倒計(jì)數(shù)定時(shí)器的時(shí)光精確到秒，最多為兩分鐘，一旦超出限時(shí)，則取消搶答權(quán)。

設(shè)計(jì)提醒：

關(guān)鍵是要存住第一搶答者的信息，并阻斷以后搶答者的信號?？捎眉傻亩嘟M觸發(fā)器或鎖存器輔以規(guī)律門實(shí)現(xiàn)；；

計(jì)時(shí)器可用加法計(jì)數(shù)器完成；

各單元電路分離設(shè)計(jì)、調(diào)試，最后合成。

名目

1.前言-1-

2.總體計(jì)劃設(shè)計(jì)-4-2.1計(jì)劃說明-4-

2.2計(jì)劃優(yōu)點(diǎn)-4-

3.單元模塊設(shè)計(jì)-5-3.1搶答器電路-5-

3.2計(jì)時(shí)器，數(shù)字顯示器電路-8-

4.主要器件介紹-10-

5.系統(tǒng)功能調(diào)試-10-

6.總結(jié)與體味-11-【

1前言

關(guān)于這次設(shè)計(jì)的用于多人比賽搶答的器件，在現(xiàn)實(shí)生活中很常見，尤其是在隨著各種智益電視節(jié)目的不斷進(jìn)展，越來越多的比賽搶答器被用在了其中，這種搶答器的益處是不僅能夠熬煉參賽選手的反應(yīng)能力，而且能增強(qiáng)節(jié)目現(xiàn)場的緊急、活躍氣氛，讓觀眾看得更有情趣?？梢姄尨鹌髟诂F(xiàn)實(shí)生活中的確很有用，運(yùn)用前景十分廣泛。

在學(xué)問比賽中，特殊是做搶答題時(shí)，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必需要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。假如在搶答中，只靠人的視覺是很難推斷出哪組先答題。這次設(shè)計(jì)就是用幾個(gè)觸發(fā)器以及三極管巧妙的設(shè)計(jì)搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時(shí)光相差幾微秒，也可辨別出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì)，以及它的實(shí)際用途。

這次設(shè)計(jì)的智力比賽搶答器，主要是由三個(gè)部分構(gòu)成：一個(gè)是由幾個(gè)D觸發(fā)器的構(gòu)成的用于搶答的部分，用三個(gè)74LS192構(gòu)成用于計(jì)時(shí)器

2.總體計(jì)劃設(shè)計(jì)

2.1計(jì)劃說明：

以下設(shè)計(jì)的是智力搶答器的計(jì)劃流程圖：

圖2.1計(jì)劃流程圖

搶答器主要是由F1是四D觸發(fā)器74LS175，F(xiàn)2是雙四輸入與非門74LS20；F3是74LS20組成的多諧振蕩器；F4是74LS74組成的四分頻電路。

工作原理：是當(dāng)主持人按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，選手能舉行搶答，搶答開頭時(shí)，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S，74LS175的輸出Q1~~Q4全為0.全部發(fā)光二極管的LED均熄滅，當(dāng)主持人宣布“搶答開頭”后，首先作出推斷的參賽者立刻按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)，通過的與非門F2送出信號鎖住其他三個(gè)搶答者的電路，不再接受其他信號，直到主持人再次清除信號為止。電路圖如下：

2.2計(jì)劃優(yōu)點(diǎn)

，計(jì)劃的設(shè)計(jì)是每當(dāng)有選手搶答勝利時(shí)，都會有聲光陪同，而且是詳細(xì)到每一位，給人直觀的感覺。該計(jì)劃簡潔、易行，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如：74LS175以及開關(guān)二極管電阻顯得更容易、明白。

3.單元模塊設(shè)計(jì)

此部分主要是具體介紹該智力搶答器各個(gè)組成模塊，以及各模塊的器件組成以及相應(yīng)的功能。此智力比賽搶答器由兩部分組成：搶答器、計(jì)時(shí)器。下面就依次介紹各組成部分的設(shè)計(jì)辦法，功能等。

3.1搶答器電路

F1是四D觸發(fā)器74LS175，F(xiàn)2是雙四輸入與非門74LS20；F3是74LS20組成的多諧振蕩器；F4是74LS74組成的四分頻電路，。電路圖如下：

圖3.1搶答器

其工作原理如下：

是當(dāng)主持人按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，選手能舉行搶答，搶答開頭時(shí)，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S，74LS175的輸出Q1~~Q4全為0.全部發(fā)光二極管的LED均熄滅，當(dāng)主持人宣布“搶答開頭”后，首先作出推斷的參賽者立刻按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)，通過的與非門F2送出信號鎖住其他三個(gè)搶答者的電路，不再接受其他信號，直到主持人再次清除信號為止。

首先，D觸發(fā)器的的構(gòu)成原件見下圖：

圖3.2D觸發(fā)器

此D觸發(fā)器又叫維持——堵塞邊沿觸發(fā)器，該觸發(fā)器有六個(gè)與非門組成，其中啊a和b構(gòu)成基本RS觸發(fā)器下面分析其工作原理：

Sd和Rd接至基本RS觸發(fā)器的輸入端，它們分離是預(yù)置和清零端，低電平有效。當(dāng)Sd=0且Rd=1時(shí)，不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會使Q=1，Q=0,即觸發(fā)器置一；當(dāng)Sd=1且Rd=0時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為0，Sd和Rd通常又稱為直接置1和置0端。工作過程如下：

①、CP=0時(shí)，與非門c和g封鎖，其輸出c=e=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時(shí)，因?yàn)閏至f和e至g的反饋信號將這兩個(gè)門打開，因此可接收輸入信號D，f=D，g=f=D。g

②、當(dāng)CP由0變1時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時(shí)c和e打開，它們的輸出c和e的狀態(tài)由f和g的輸出狀態(tài)打算。C=f=D，e=g=D。由基本RS觸發(fā)器的規(guī)律功能可知，Q=D。

③、觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時(shí)輸入信號被封鎖。C和e打開后，它們的輸出c和e的狀態(tài)是互補(bǔ)的，即封鎖了D通往基本RS觸發(fā)器的路徑；該反饋線起了使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)和阻擋觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用，故該反饋線稱為置0維持線，置1堵塞線。e為0時(shí)，將c和g封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。

維持堵塞D觸發(fā)器狀態(tài)方程和狀態(tài)真值表如下：

QQ

n

nD=+1

表3.1D觸發(fā)器真值表

通過對D觸發(fā)器的解釋，可以大致看出該搶答器的工作流程，其核心就是該D觸發(fā)器。當(dāng)主持人宣布開頭搶答時(shí)，將開關(guān)S1斷開，選手快速按鍵，假設(shè)選手1首先按下?lián)尨疰I，此時(shí)一號就輸入一個(gè)相當(dāng)于升高沿的脈沖使D1輸出高電平同時(shí)將該高電平信號傳送給或非門，通過或非門的推斷將信號輸送到其它選手的D觸發(fā)器的R端并將其鎖定使其無法輸出信號。

第二，運(yùn)用了放過LED管的單向?qū)щ娦?，?jié)能，性能穩(wěn)定，能醒目的看出結(jié)果。

3.2計(jì)時(shí)器，數(shù)字顯示器電路

2、定時(shí)電路設(shè)計(jì)

節(jié)目主持人按照搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)光，通過預(yù)置時(shí)光電路對計(jì)數(shù)器舉行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LSl92舉行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘

脈沖由秒脈沖電路,設(shè)定的定時(shí)時(shí)光為120S,,有三個(gè)74LS192組成120進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，時(shí)光一過就會發(fā)出脈沖。主持人說計(jì)時(shí)開頭后，從555輸出端來的時(shí)鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路舉行遞增計(jì)時(shí)。

圖3.4555結(jié)構(gòu)原理圖

由圖可知，當(dāng)5腳懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分離為2/3Vcc和1/3Vcc。

當(dāng)VI1>2/3Vcc，VI2>1/3Vcc時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出端Vo為低電平。

當(dāng)VI11/3Vcc時(shí)，基本RS觸發(fā)器R=1、S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路以保持原狀態(tài)不變。

表3.2555功能表

4.主要器件介紹

在這次設(shè)計(jì)的用于比賽的搶答器，電路圖時(shí)很容易，組成器件應(yīng)當(dāng)說都是數(shù)電和模電中很常見的。

器件主要是LED顯示器，74LS48數(shù)碼管，電阻，電容，常用的芯片

74LS175,74LS20.74LS74,74LS00,74LS192，555定時(shí)器，觸發(fā)器、規(guī)律門

集成555定時(shí)器是一種將模擬功能與規(guī)律功能巧妙結(jié)合在一起的中規(guī)模集

成電路,因集成電路內(nèi)部含有3個(gè)5千歐電阻而得名,在控制、定時(shí)、檢測、放聲、報(bào)警等方面有著廣泛的應(yīng)用。而這次是將555夠成一個(gè)多諧振蕩器。

D觸發(fā)器如圖，其功能有：

⑴D觸發(fā)器具有接收并記憶信號的功能，又稱為鎖存器。

⑵D觸發(fā)器屬于脈沖觸發(fā)方式。

⑶D觸發(fā)器不存在約束條件和一次變化現(xiàn)象，抗干擾性能強(qiáng)，工作速度快。

而這次正是利用了的以上功能來構(gòu)成一個(gè)容易的搶答器。

5.系統(tǒng)功能調(diào)試

這次設(shè)計(jì)的搶答器電路圖容易，無數(shù)芯片的規(guī)律功能也都很清晰所以在調(diào)試時(shí)可以前推斷該電路會是怎樣的結(jié)果，對于這個(gè)搶答器,它涉及的大多都是數(shù)字電路的問題.所需要調(diào)試的值并不多.首先將各個(gè)模塊銜接到一起后,注重檢查各個(gè)部分是否銜接正確,還得認(rèn)真地看一下所用器件的型號是不是我們要的那種,

在確保銜接無誤的狀況下.那就能將囫圇電路舉行防真了。按動各個(gè)按鍵，看看各管腳的電平變化是不是正確的，同時(shí)觀看各個(gè)集成器件的各個(gè)管腳的電平變化狀況，以及數(shù)碼顯示器的顯示是否正確.如有不正確的就將其逐個(gè)問題解決了再舉行后面的調(diào)試，直到全部問題都解決了為止。

當(dāng)銜接好全部電路后，自己當(dāng)主持人測試。首先我斷開控制開關(guān)，宣布搶答開頭，當(dāng)有選手搶答時(shí),該選手的指示燈不亮。

另外也測試了當(dāng)主持人合攏搶答開關(guān)時(shí)，看能否搶答。結(jié)果和預(yù)測的一樣是不能搶答的。

此搶答器設(shè)計(jì)是按要求一步一步完成的，因此主要功能有兩個(gè)個(gè)：

⑴搶答器的搶答功能，它能精確?????辨別、記錄第一個(gè)有效按下?lián)尨疰I者信息用聲、光指示。

⑵具有計(jì)時(shí)，顯示功能，這樣可以加強(qiáng)現(xiàn)場氣氛，增強(qiáng)緊迫感。若時(shí)光到，計(jì)數(shù)器會被清零，并且選手不能搶答。

6.總結(jié)與體味

此次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過為期2周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過對囫圇系統(tǒng)的調(diào)試，可得到如下結(jié)論：

本次設(shè)計(jì)是本人第一次運(yùn)用數(shù)字電路模擬實(shí)際的東西。因而在許多方面都還不嫻熟,不如說對一些元器件的功能還不徹低了解，不能嫻熟運(yùn)用，因而不能徹低的一次性設(shè)計(jì)好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了學(xué)多的學(xué)問，培養(yǎng)了我自立思量問題解決問題的能力，加深了我們對數(shù)電、模電學(xué)問的理解，鞏固了我們的學(xué)習(xí)學(xué)問，有助于我們今后的學(xué)習(xí)。

總之，在這次的課程設(shè)計(jì)過程中，我收獲了無數(shù)，即為我的以后學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)有很大的協(xié)助，也為未來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。

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[6]王建新/姜萍電子線路