四路搶答器課程設計

1、<p>　　《電子技術課程設計》實訓報告</p><p>　　題 目 四路搶答器 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　專業班級 電子科學與技術1042班 </p><p>　　學 號 </p><p>

2、;　　系 （部） 電氣信息工程系 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　實訓時間 2012.6.11-2012.6.22 </p><p><b>　　一、 實訓目的</b></p><p>　　1、培養動手能力，在實踐中加強對理論知識的理解。&l

3、t;/p><p>　　2、掌握對電子元器件識別，相應工具的操作，相關儀器的使用，電子設備制作、裝調的全過程的方法。</p><p>　　3、掌握查找及排除電子電路故障的常用方法。</p><p>　　4、學習使用proteus、protel電路仿真與設計軟件，動手繪制電路圖。</p><p><b>　　二、實訓設備及儀器</b&

4、gt;</p><p>　　1、電烙鐵：焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30 w，烙鐵頭是銅制。</p><p>　　2、螺絲刀、鑷子等必備工具以及練習焊接時用的銅絲。</p><p>　　3、錫絲：由于錫熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。</p><p>　　4、松香，導線，剝線鉗等其它需要用到的

5、工具。</p><p>　　5、相關實驗項目所需的電路板，電子元件等。</p><p><b>　　三、實訓要求</b></p><p>　　1、識別不同的電子元器件的規格和種類，熟練掌握焊接技術。</p><p>　　2、按照電路圖設計合理安排元器件的位置，連接好電路，對接口進行焊接，完成對指定功能的測試。未達到測試要

6、求的重新調試，直至排除故障。</p><p><b>　　四、實訓電路設計</b></p><p><b>　　1、電路設計框圖</b></p><p><b>　　設計思想：</b></p><p>　　<1> 接通電源后，顯示器顯示“0”狀態，搶答器處于禁止

7、狀態。此時, 若有人搶答, 為違規搶答LED不顯示器顯示其編號,定時器顯示不變。</p><p>　　<2> 主持人將開關置于“計時”狀態，宣布“開始”搶答，搶答器工作, 定時器倒計時, 選手們有9秒的時間“選擇”或“放棄”，優先選擇者, 編號鎖存, 編號顯示, 倒計時停止。</p><p>　　<3> 若在9秒內無人搶答，搶答無效。則需要由主持人再次操作

8、“置數”和“計時”狀態開關。</p><p><b>　　2、部分電路設計</b></p><p>　　1.芯片4511（圖1）</p><p>　　2.數碼管(共陰) （圖2）</p><p>　　3.芯片74LS175（四D觸發器）</p><p>　　四D觸發器內部具有四個獨立的D觸發器，

9、四個觸發器的輸入端分別為Di，D2，D3，D4，出端相應為Qi，Qi；Q。，Q2；Q。，Q3；Q4，Q。。四D觸發器具有共同的時鐘C端和共同的清除端，這種D觸發器又稱寄存器，它可以寄存數據。當C脈沖未來到時，D觸發器輸出端的狀態不因輸入端狀態的改變而改變，起到寄存原來的數據的作用。</p><p>　　同時，74ALS175為一四路的鎖存器， CP 引腳輸入上漲沿時， 當 1D-4D 被鎖存到輸出端（1Q-4Q）

10、 。在 CLK 其他狀態時，輸出與輸入無關。四D觸發器具有共同的時鐘C端和共同的清除端，這種D觸發器又稱寄存器，它可以寄存數據。 電路通電后，按下復位按鍵 主持人開關，Q0、Q1、Q2、Q 3、 輸出低電平。電路進入 籌辦狀態。這時候，假設有按鍵 A 被按下，Q0的輸出將由低電平變成高電平，使 Q0 輸出的高電平經過與非門U3A 驅動數碼管使數碼管預示 1（選手 的編號） ，同 時使/Q0(Q0 非)輸出為低電平經過與門 U4A 輸出低

11、電平， 此低電平與時鐘脈沖經 過與非門 U3A 形成一個上漲沿作為 74LS175CLK 的輸入。 因為 74LS175 是下降 沿觸發的，故按下除復位之外的不論什么的按鍵都將不會發生電路狀態的變化， 即輸入被鎖定。達到了既定的功能方針。</p><p>　　74LS175的引腳圖及功能表如: </p><p><b>　?。▓D3）</b></p>&l

12、t;p>　　說明：將D觸發器74LS175的16腳接“+5 V”電源，8腳接“地”。</p><p>　　4.芯片74LS192</p><p>　　74LS192是同步十進制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數等功能。電路可以進行反饋，很容易被級聯，即把借位輸出端和進位輸出端分別反饋到后級計數器的減計數輸入端和加計數輸入端即可。其引腳排列圖及功能表為：（圖4）</p

13、><p><b>　　其真值表：</b></p><p>　　說明：H=高電平 L=低電平 X=不定（高或低電平） ↑=由“低”→“高”電平的</p><p><b>　　躍變</b></p><p><b>　　引腳功能表：</b></p><p>　　5

14、.芯片74LS10</p><p>　　74LS10是3輸入與非門，含3個門電路：</p><p>　　1,2,13為輸入端，12為輸出端;</p><p>　　9,10,11 為輸入端,8 為輸出端;</p><p>　　3,4,5 為輸入端, 6為輸出端;</p><p><b>　　管腳圖：（圖5）&

15、lt;/b></p><p><b>　　芯片74LS21</b></p><p>　　74LS21是四輸入與門，含兩個門電路：</p><p>　　1,2,4,5,為輸入端，6為輸出端；</p><p>　　9,10,12,13為輸入端，8為輸出端；</p><p><b>　　

16、管腳圖：（圖6）</b></p><p>　　用上述介紹的芯片構成搶答部分，其仿真圖為：</p><p><b>　?。▓D7）</b></p><p><b>　　8.芯片NE555</b></p><p>　　搶答器電路由 NE555 接成音多諧振蕩器，其中 R1=

17、R2=47K，揚聲器通過 10UF 的電容器接在 NE555 IC 的 3 腳與地（GND）之間。 C1=0.01UF。其中 555 構成多諧振 （RI＋2R2）C〕。PR 蕩器，振蕩頻率 fo＝1．43／〔 為控制信號，當 PR 為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 555 構成的多諧振蕩器的工作原理如圖 ，接通電源 Vcc，電容 C 上的電壓 uc 在 2/3Vcc 和 1/3Vcc 之間來回充電和放電，

18、從而使電路產生振蕩，輸出矩形脈沖。555的內部結構可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構成了一個電阻分壓器.為上.下比較器提供基準電壓.所以稱之為555.555屬于CMOS工藝制造. 555引腳圖介紹如下:1 地 GND 2 觸發 3 輸出 4 復位 5 控制電壓 6 門限(閾值） 7 放電 8 電源 Vcc</p>&

19、lt;p>　　555組成的多諧振蕩器：</p><p><b>　?。▓D8）</b></p><p><b>　　其工作原理圖：</b></p><p><b>　?。▓D9）</b></p><p><b>　　倒計時電路：</b></p>

20、;<p>　　五．總電路仿真圖：（正確搶答顯示） 圖9</p><p>　　超時搶答顯示：（圖10）</p><p><b>　　六．實訓心得：</b></p><p>　　在設計之前，參考了許多相關的資料，在設計中又參考了網上的四路搶答器的原理圖，有了基本的思路。</p><p>　　但著手設計時，又出

21、現了許多未預料到的問題，例如元件的選擇：在選擇編碼器時，是采用普通編碼器還是優先編碼器。普通編碼器中，任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發生混亂。所以選擇了優先編碼器。但是74LS系列中眾多不同管腳的類型，選擇哪個作編碼器。經過查找，選擇了74LS192，因為想用數字的形式顯示搶答者的編號，所以選擇了數碼顯示管，但數碼顯示管不能直接，數碼顯示管需要由TTL或CMOS集成電路驅動，所以在TTL還是CMOS集成電路上又進行了比較和選

22、擇。最后選擇了COMS，用它將輸出的二進制代碼譯成相對應的高、低信號，用其作為數碼顯示管的驅動信號，數碼顯示管顯示出相對應的選手編號。在控制電路中，根據設計需要選擇了555定時器。</p><p>　　在一些設計原理上也遇到了許多新問題。發現當電源接通后，不能正常進行倒計時，經過老師與同學的指導，我們知道是555的脈沖頻率過大所致，并進行了修改。</p><p>　　通過這次四路搶答器的設

23、計，我發現了以往學習中的許多不足，也讓我掌握了以往許多掌握的不太牢的知識，感覺學到了很多東西。兩周的課程設計，留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐性和堅持下去的毅力。在整個電路的安裝調試的過程中，花費時間最多的是各個元件電路的連接，電路的細節設計以及連完線路后的檢查工作上，其中在連接電路是出現問題比較多，在555元件和74LS192元件的連接的調試的時候出現了問題，在老師的指導和講解下我門有了更深刻的認識，同時對元件的原理

24、的功能了解的更多更深刻。在這次過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當的煩瑣，有時花很長時間檢查電路故障，分析原因，那時心中就有點灰心，有時還特別想放棄，此時更需要靜下心來，更仔細的查找原因。</p><p>　　總之，這次實驗過程中我受益匪淺，在摸索我和我的搭檔實現了課題所要求的結果。培養了我的設計思維，增加了動手操作的能力，更讓我體會到實現電路功能喜悅。同時，我也體味到了學習的重要性

25、，學會了堅持和努力，也體味到了合作的力量。我將會在以后的學習與生活中不斷提升自己。</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄一</b></p><p><b>　　四路搶答器清單</b></p><p><b>　　附錄二</b

26、></p><p><b>　　電路原理圖</b></p><p><b>　　附錄三</b></p><p><b>　　實物連接圖</b></p><p><b>　　附錄四</b></p><p><b>