四路搶答器課程設計

1、<p>　　摘 要： 本電路以74LS174放為核心,配合555，與非，或，或非門構成搶答部分，再由共陰數碼管，CD4511,74LS192 ，555構成倒計時顯示電路，報警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構成。</p><p>　　關鍵詞：74LS174,555,74LS192，四路搶答器</p><p><b>　　目錄</b></p>

2、<p><b>　　1.系統設計4</b></p><p>　　1.1 設計要求4</p><p><b>　　1.2實現方案4</b></p><p>　　2. 單元電路的設計4</p><p><b>　　2.1搶答電路4</b></p>

3、<p><b>　　工作原理：4</b></p><p>　　2.2倒計時顯示電路6</p><p><b>　　工作原理：6</b></p><p>　　2. 3報警電路8</p><p><b>　　工作原理：8</b></p><

4、;p><b>　　3.調試8</b></p><p>　　3.1搶答電路測試8</p><p>　　3.2倒計時顯示電路測試9</p><p>　　3.3報警電路測試9</p><p><b>　　4.設計總結9</b></p><p><b>　　

5、5.參考文獻10</b></p><p><b>　　6.附錄10</b></p><p>　　6.1元器件明細表10</p><p>　　6.2 原理----------------------------------------------------------------------------------------

6、----------------------10</p><p>　　6.3 PCB圖------------------------------------------------------------------------------------------------------------11</p><p>　　6.4實物圖--------------------------

7、---------------------------------------------------------------------------------11</p><p><b>　　1 系統設計</b></p><p><b>　　1.1設計要求</b></p><p>　　利用基本邏輯門電路、組合邏輯電路和

8、觸發器，設計一個四人搶答器，要求：</p><p>　?、倜總€參加者控制一個按鍵，用其發出搶答信號。</p><p>　?、谥鞒秩擞幸粋€控制按鍵，用于將電路復位。</p><p>　?、坶_始后，先按動按鈕者將其對應的發光二極管點亮，其他3人對該電路不起作用。</p><p>　　搶答的開始后，具有30s答題時間的倒計時數碼管顯示功能。答題時間

9、到，各組對應編號的LED燈滅。</p><p>　　1.2 設計方案論證</p><p>　?、?方案一：用一片六D觸發器74LS174、雙四輸入或門74LS32、一片74LS4001以及555。六D觸發器輸出經四輸入或非門到四路搶答按鍵開關，加到觸發器的四個輸入端，同時經四輸入或非門和反相器作為六D觸發器的時鐘信號，六D觸發器清零端經上拉電阻接電源，同時經過清零控制開關到地。電路簡單成本

10、低，稍加擴展就能達到實用化。由共陰數碼管，CD4511,74LS192 ，555構成倒計時顯示電路，報警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構成。</p><p>　?、?方案二：用一片八線－三線優先編碼器74LS148、四RS觸發器74LS279和七段譯碼器74LS48實現數顯四路（八路）搶答器，由共陰數碼管，CD4511,74LS192 ，555構成倒計時顯示電路，報警電路主要由蜂鳴器，二極管以及極性電容構成

11、。</p><p>　　電路稍顯復雜，但功能較完善。</p><p>　　方案二電路比較完善，但成本較高，而本課題要求四路搶答，方案一電路簡單成本低，性價比高，能夠滿足課題要求，故采用方案一設計。</p><p><b>　　2 單元電路設計</b></p><p><b>　　2.1 搶答電路</b&g

12、t;</p><p><b>　　參考電路為圖（1）</b></p><p>　　控制電路由D觸發器構成，完成基本的搶答功能。主持人控制清零復位按鈕.當有選手按動搶答鍵，74LS174中對應輸入的引腳為高電平1，對應輸出也為高電平1，對應的指示燈點亮，指示對應選手的編號，同時邏輯電路封鎖其他按鍵搶答輸入電路，禁止其他選手搶答。其中R13~R16是下拉電阻，保證原先輸入

13、為低電平，555芯片構成多諧振蕩器為74LS174的9號腳提供脈沖，若9號腳使得74LS174能不斷刷新，555的周期T=(1K+2*1K)*0.1uf*0.69=0.27us ；9號腳位0時刻即有人搶答后的時刻就74LS174就輸出保持原先狀態，使得不能夠繼續搶答。</p><p>　　圖（1）搶答部分電路</p><p>　　圖（2）74LS174芯片資料</p><

14、;p>　　2.2倒計時顯示電路</p><p>　　555構成多謝振蕩器，周期為T=(15k+68K*2)*10uf*0.69=1.0419S約為1S，為個位的74LS192的4號腳提供減法時間脈沖，而十位的減法時間脈沖由個位的13號腳產生的借位信號提供。十位的13號腳可通過邏輯電路與74LS194的復位端相連接使得時間到后選手的燈自動熄滅。由于要求時間為30S，所以，十位置為3，個位置為0，對應的十位的7

15、4LS192的15腳，14腳給高電平1；9,10給低電平0；對應的個位的74LS192的15腳、14、9、10給低電平0。它們的14腳必須為低電平0才能正常工作，11腳接搶答部分電路的74LS32的8號(有人搶答后提供低電平)腳用于異步置數。CD4511為7斷譯碼器，74LS192的3、2、6、7作為它的輸入，它的9~15為輸出腳經過電阻連接數碼管，其中3、4號腳要接高電平，5號腳接低電平（3,4,5號腳都沒有用到因此要使它們處于非工作

16、狀態）。這樣就可以通過數碼管顯示出倒計時的數字。</p><p>　　圖（3）倒計時顯示電路</p><p>　　圖（4） 74LS192芯片資料</p><p>　　圖（5）CD4511芯片資料</p><p><b>　　2．3報警電路</b></p><p>　　當有74LS174有高電平

17、輸出的時候，可以經過二極管IN4148給電容C5充電，之后電容放電，蜂鳴器響一聲。IN4148可以防止輸出端的電壓相互影響。電阻R29，R30與電容C5構成充放電回路。若不考慮外圍電路影響，充放電系數為t=( R29+R30)*c5=(1k+1k)*220uf=0.44s,大約3個t就可以完成充電或放電。</p><p><b>　　3.調測</b></p><p>

18、<b>　　3.1搶答電路測試</b></p><p>　　問題1:接上電源后，發現主此人開關控制了4號選手的LED亮暗。其他選手按鍵無效。 </p><p>　　原因：這說明4號選手對應的74LS174的11腳為高電平1，74LS174的10輸出腳被直接鎖存在高電平1。導致的原因可能是S4的下拉電阻R34不起作用。</p><p>　　解決方

19、案：檢查R34與S4相連接部分是否虛焊，R34與地部分是否虛焊。</p><p>　　問題2：只有選手1，選手2可以搶答。</p><p>　　原因：選手1，選手2對應的S1，S2輸入端沒接好電源。</p><p>　　解決方案：檢查S1，S2是否與電源處是否虛焊；由于本次的PCB中，S1與S2連接,S2與S3連接，S3與S4連接，S4與電源連接，因此檢查S3與S2

20、段是否虛焊。</p><p>　　3.2倒計時顯示電路測試</p><p>　　問題1：十位處的數碼顯示管不亮。</p><p>　　原因：數碼管3與8沒有連接號地。</p><p>　　解決方案：由于這次使用的是共陰數碼管，數碼管內部3號腳與8號腳已經連接好，PCB中8號腳與地相接。故檢查8號腳是否與地連那段是否有虛焊。</p>

21、<p>　　問題2：開始倒計時部分數字顯示亂碼。</p><p>　　原因：CD4511與74LS192，CD4511與數碼管PCB連接錯誤，或者某些原因導致部分線路短路。</p><p>　　解決方案：檢查該段PCB并未發現錯誤后，檢查實物電路，發現由于焊接時候不小心把一小塊錫焊到CD4511與數碼管的電路上，把它去除。</p><p>　　問題3：

22、倒計時時候，會跳2個數，或者少了某個數字。</p><p>　　原因：電源電壓過高，或者過低。</p><p>　　解決方案：加入5~5.5V的電源電壓。</p><p><b>　　3.3報警電路測試</b></p><p>　　報警電路比較成功，調測時候并未發現問題。</p><p><

23、b>　　4.報告總結與心得</b></p><p>　　通過本次設計試驗，使我更加明白鎖存器、555構成的多諧振蕩器、計數器與譯碼器的原理以及它們在實際生產生活中的應用。并學習74LS174、74LS192、74LS00、74LS32、74LS4001、555、CD4511、數碼管的使用方法以及它們構成的常用電路。再者，在驗證理論的時候應用到了面包板，面包板比較容易進行實物上得修改，能夠更好的對

24、實驗原理進行修改與驗證。試驗中我們建立部分工程設計概念，增強了實用能力的訓練。</p><p><b>　　5．參考文獻</b></p><p>　?。?）數字電子技術基礎（第五版）————閻石 主編</p><p>　?。?）八路智力搶答器的設計——————王青萍</p><p>　?。?）武漢理工大學《專業課程設計（

25、一）》</p><p><b>　　6.附錄</b></p><p>　?。?）元件清單：脈沖開關4個、開關1個、發光二級管（紅）4個、發光二級管（綠）1個、74LS174、74LS00、74LS32、74LS4001各一個，555、CD4511、74LS192、數碼管各2個，芯片插槽8腳2個，芯片插槽14腳3個，芯片插槽16腳5個，電容：220uf一個、 10uf一