四路抢答器课程设计报告.doc
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四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院 自动化*班 **** 实用文档. 四路抢答器设计实验报告 一、设计任务: 1、稳固和加深对电子电路根本知识的理解,提高综合运用本课程所学知识的能力。 2、养成根据设计需要选学参考书籍,查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较,设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法,提高学生动手能力和进展数字电子电路实验的根本技能。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的根本功能是,在四组参赛的情况下,首先抢答者发出抢答信号,此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后,电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进展的抢答器。 2、系统设置复位按钮,按动后,重新开场抢答。 实用文档. 3、抢答器开场时数码管无显示,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去除为止。抢答后显示优先抢答者序号,同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号,这样其它选手无法再抢答,到达抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能,本抢答器的时间设定为10秒,当主持人启动“开场〞开关后,定时器开场减计。 5、设定的抢答时间内,选手可以抢答,这时定时器开场工作,显示器上显示选手的号码和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到,而无人抢答时,此题报废,选手们无法再抢答,同时扬声器报警发出声音,定时器上显示0。 三、元件清单: 器件 型号 数量 • • 器件 型号 数量 二极管 10BQ015 2 七段译码器 74LS48 2 电阻 5 2进制计数器 74LS161 1 电阻 20k 1 • 四D触发器 74LS175 1 电阻 1M 1 同步双时钟加/减计数器 74LS192 1 电阻 48k 2 • 555 2 实用文档. 反向器 74LS04 1 • • 四输入或门 4072 1 二输入与门 74LS08 2 • 电容 10n 1 三输入与门 74LS11 2 • 电容 1 四输入与门 74LS21 1 • 电容 1uF 1 开关 5 共阳七段数码管 7SEG-COM-CATHODE 2 四、电路框图如下: 抢答 按钮 七段 数码 管显示 译码 电路 抢答 控制 电路 七段 数码 管显示 主持人 控制开关 废题计时电路 蜂鸣器 报警 报警电路 1〕智能抢答器 总体方框图如上图所示。其工作原理为:接通电源后,主持人将K0拨到"去除"状态,抢答器处于制止状态,编号显示器灭灯,定时器不显示;主持人用开关K0清零,宣布"开场"并按下K0状态开关抢答器工作。定时器计时。选手在定时时间内抢答时,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,定时器停顿、制止二次抢答、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"去除"和"开场"状态开关。 实用文档. 具体操作如下: 在主持人宣布开场并按下K0,K1、K2、K3、K4四个组参与抢答。当有抢答者首先按下抢答开关时,显示相应的序号并伴有声响,同时,抢答器不再接收其它组的抢答干扰。显示抢答者组号。 在限定时间9秒后无人抢答时,该题作废,用声响提示,并显示顺计时的时间。 五.总电路图如下〔附录〕: 六、单元电路的设计 1、抢答局部电路 该电路完成的功能: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; 工作过程:当主持人表示开场作答时,按下复位键即清零。当有选手抢答时,通过显示电路显示组号,及报警电路发出声响。其中,74LS175起到锁存作用,74LS48起到译码作用。 2.七段数码管显示电路 此电路是通过74LS48译码,将所抢答组号显示在七段数码管上。通过以下原理实现: 实用文档. 字符显示器:分段式显示是将字符由分布在同一平面上的假设干段发光笔划组成。电子计算器,数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED的死区电压较高,工作电压大约1.5~3V,驱动电流为几十毫安。图5-2是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。74LS48译码驱动器输出是高电平有效,所以,配接的数码管须采用共阴极接法。图3-3〔a〕是共阴式LED数码管的原理图,使用时,公阴极接地,7个阳极a,b,c,d,e,f,g由相应的BCD七段译码器来驱动,如图3-3〔b〕所示。 〔a〕引线图 〔b〕七段字形组合情况 图3-3共阴式LED数码管的原理图和驱动电路 实用文档. 图3-3(c )七段LED数码管 〔2〕74LS48是输出高电平有效的中规模集成BCD七段显示译码驱动器,它的真值表见表以下图所示 十进制 数或 功能 输 入 输 出 A3 A2 A1 A0 a b c d e f g 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 × 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 2 1 × 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 3 1 × 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 4 1 × 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 5 1 × 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 6 1 × 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 7 1 × 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 灭灯 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0 灭零 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 试灯 0 × × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 74LS48的输入端是四位二进制信号(8421BCD码),a、b、c、d、e、f、g是七段译码器的输出驱动信号,高电平有效。可直接驱动共阴极七段数码管,是使能端,起辅助控制作用。 〔3〕使能端的作用如下: a 是试灯输入端,当=0,=1时,不管其它输入是什么状态,a~g 实用文档. 七段全亮; b灭灯输入,当=0,不管其它输入状态如何,a~g均为0,显示管熄灭; c动态灭零输入,当=1,=0时, 如果=0000时,a~g均为各段熄灭; d动态灭零输出,它与灭灯输入共用一个引出端。当=0或=0且=1,=0000时,输出才为0。片间 与配合,可用于熄灭多位数字前后所不需要显示的零。 设计中有三处要用到显示器的,倒计显示按照顺序接线就可以了,让1、3路相与后接入7448A0端,2、3路相与后接入A1端,而4直接接入A2端。让A3端悬空。这样就可以实现逻辑功能的转换。 3、废题计时电路 本电路通过555做多谐振荡器,74LS192计数器计数和BCD七段译码器74LS48〔其输出是驱动七段字形的七个信号〕,实现计时废题功能,当主持人宣布开场答题时,计数器顺时计数,假设无人抢答,计数器计到零时,通过报警电路发出声响。该题作废。 〔1〕通过定时器555接成多谐振荡器,工作原理:其根本 工作原理如下: 多谐振荡器有两个暂态。假设当电源接通后,电路处于某一暂稳态,电容C 上电压UC略低于 时,UO输出高电平,V1截止,电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。随着充电的进展UC逐渐增高,但只要,输出电压UO就一直保持高电平不变,这就是第一个暂稳态。 实用文档. 当电容C上的电压UC略微超过时(即U6和U2均大于等于时),RS触发器置 0,使输出电压UO从原来的高电平翻转到低电平,即UO =0,V1导通饱和,此时电容C通过R2和V1放电。随着电容C放电,UC下降,但只要,UO就一直保持低电平不变,这就是第二个暂稳态。 当UC下降到略微低于时,RS触发器置 1,电路输出又变为UO =1,V1截止,电容C再次充电,又重复上述过程,电路输出便得到周期性的矩形脉冲。 振荡周期计算为: =1〔秒〕 内部管脚图如下: 图5-4-1 555定时器内部框图 图5-4-1 555定时器引脚排列 真值表5-4-2如下: 输入 输出 RD VI1 VI2 VO TD状态 0 ´ ´ 低 导通 1 >2VCC/3 >VCC/3 低 导通 实用文档. 1 <2VCC/3 >VCC/3 不变 不变 1 <2VCC/3 <VCC/3 高 截止 1 >2VCC/3 <VCC/3 高 截止 外部管脚图: 〔2〕字符显示原理同上。 电路图如下 4、报警电路 该电路通过555构成的单稳态触发器实现报警功能。如以下图所示电路中, 实用文档. 七、问题及解决 1、由总电路可以看到,本次课程设计的接线十分之多,因为在接线时要十分细心,如果不小心就会接错。在实验设计实体连接的过程中,每一步都小心翼翼地做。一条线接错或者一条线在过程中不小心被动到,都有可能让整个电路没有反响,所以每一步都必须要小心,没有人希望重新连接一次,器件和线路实在是多,最好能够先把电路划分清晰,就是尽量明显的把个各块独立的电路组成局局部开得明显些,这样就算接错了也可以大概检查各块输出就知道哪里出问题,减少检查的范围和数量,更省时省力。 2、 555脉冲源时应该用LED灯作显示,测试脉冲信号输出输入情况,电阻在接入前要测试保证其可以正常工作。最好就是把输出接在LED灯上,一直接线,。一直观察它的灯亮情况,直到它会正常闪烁为止。说明脉冲源正常工作。 3.仿真测试必须与实际相符,可以保证测试出来的是正确的结果,测试正确之后便可以无后顾之忧地做电路图,让设计更加顺利。不宜在此工作花费太多时间容易影响接下来的设计。 八、心得体会: 实用文档. 通过这次的课程设计,让我看到了自己知识掌握的的程度,发现根底薄弱,但通过对此次课程设计加深了对相关知识的理解,对相关器件的实际使用有了更深一步的认识。 电路设计之前,大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量时间去做的,了解芯片的引脚和功能,然后是电路图的设计,在电脑上模仿以及修改,仿真,这是一个相当费时间的工作。但当正确的测试结果出来时,确实非常让人有成就感。 2、在连接实物电路时,要注意分步完成电路,而不是将所有一起接起来。结果当把线接好时,不知道哪里出错,不工作了。由于线接得比较多,人也乱了,很难检查错误。调试后发现,实际电路中存在各种问题。自己就分局部各自调试。然后综合起来,这次课程设计能够胜利的完成,很大局部应该是需要耐心和细心,还有大家的集思广益。 课程设计的完成,当然还得于教师的悉心指导,好几次黄昏教师都跟我们一样没有去吃晚饭,很是感动,教师几乎都是从上。所以此次课程设计收获甚多。 九、参考文献 数字电子技术根底 ----高等教育出版社〔康华光 主编 〕 电子技术实验教程----房丽萍 俞志英 编 如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合! 实用文档.- 配套讲稿:
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