第一篇：智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

我們的課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告

智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)與制作

一． 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

1.搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S0 ~ S7表示。

2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4.搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。5.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止

6.如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。

二、設(shè)計(jì)原理與參考電路

1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖

如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，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“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。

2．單元電路設(shè)計(jì)

本搶答器僅用兩塊數(shù)字芯片便實(shí)現(xiàn)了數(shù)顯搶答的功能，與其他搶答器電路相比，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制作方便的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)用可靠、成本極低，十分適合學(xué)校教學(xué)使用。

設(shè)計(jì)原理圖：

原理圖見(jiàn)上圖所示，ＣＤ４５１１為常用的四－七段ＢＣＤ譯碼器，其ＬＴ為試燈腳；ＢＩ為消隱（滅燈）腳，ＬＴ和ＢＩ接高電平（電源）；ＬＥ端為選通腳，開(kāi)始搶答前ＬＥ接低電平。{1}、{2}、{6}、{7}腳為ＢＣＤ碼輸入端，{9}～{15}腳為七個(gè)輸出端，直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼二極管顯示器，接通電源開(kāi)關(guān)Ｋ，數(shù)碼管顯示“０”。

CD4511真值表如下：

3．鎖存電路與7段顯示譯碼

74LS30引腳圖

Ｓ0～Ｓ7為8個(gè)搶答按鍵，ＣＤ４５１１是ＢＣＤ碼７段譯碼器。74LS30是８輸入與非門.初始狀態(tài)下，ＣＤ４５１１驅(qū)動(dòng)ＬＥＤ數(shù)碼管顯示０，即ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ這六個(gè)筆畫為１，僅ｇ筆畫為０，現(xiàn)將ｇ筆畫信號(hào)用三極管9013反相，這樣，在初始狀態(tài)下，74LS30的８?jìng)€(gè)輸入端便全為１，其輸出為０，使７段譯碼器ＣＤ４５１１處在譯碼狀態(tài)，這時(shí)按鍵信號(hào)可以輸入。又因顯示除０以外的其他數(shù)字時(shí)，a～ｇ這７個(gè)圖畫信號(hào)至少有一個(gè)是０，使74LS30輸出１，相應(yīng)地，７段譯碼器ＣＤ４５１１處于鎖存狀態(tài)。所以當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，74LS30就輸出鎖存信號(hào)１，使７段譯碼器ＣＤ４５１１將已鍵入的數(shù)字鎖存顯示。這樣，后按下的鍵就不起作用了，數(shù)碼管就只顯示最先按下的鍵號(hào)，起到了搶答的作用。Ｒ３和Ｃ１組成積分電路對(duì)鎖存信號(hào)作短暫的延時(shí)，其作用是讓數(shù)字電路有足夠的響應(yīng)時(shí)間，使鎖存穩(wěn)定，以免顯示亂碼。Ｓ8為復(fù)位鍵，該鍵在主持人喊“開(kāi)始”前按下，按下后數(shù)碼管顯示０。

4.數(shù)碼管引腳

5．所需的實(shí)驗(yàn)器材：

a.實(shí)驗(yàn)電路面包板一塊

b.CD4511、74LS30、共陰譯碼管各1只

c.二極管9只、開(kāi)關(guān)9只、0.01uf電容1只、9013三極管1只

d.100K電阻4只、10K電阻2只、2K電阻1只

智力搶答器電路圖

智力搶答器實(shí)例圖

三．易出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤

1． 顯示器上不顯示數(shù)字，我們從后級(jí)往前級(jí)進(jìn)行測(cè)試，首先用1.5～2V的電壓作用各個(gè)筆段,看對(duì)應(yīng)各筆段是否亮,判斷是否完好。若完好則繼續(xù)檢測(cè)CD4511芯片是否完好。在CD4511的A、B、C、D四個(gè)輸入端隨意輸入一組二進(jìn)制數(shù)碼（用高低電平表示1和0，此處注意要用到8V以上的電源電壓），看是否能顯示數(shù)字。無(wú)顯示的故障一般問(wèn)題出在這兩個(gè)環(huán)節(jié)。

2． 若顯示器上顯示的是不符合要求的數(shù)字，在設(shè)計(jì)原理正確的前提下，首先通過(guò)測(cè)試判斷CD4511的輸出a～g與LED管的a～g筆段是否連接有錯(cuò)。其方法是CD4511的輸出a～g分別按規(guī)律輸入高低電平，觀察LED管是否顯示相應(yīng)的數(shù)字。如果這個(gè)環(huán)節(jié)正常，則問(wèn)題在二極管編碼電路，再逐一進(jìn)行檢查。

3． 如果不能鎖存，或是鎖存不了1和7，則問(wèn)題在鎖存電路，應(yīng)該從原理上進(jìn)行分析。鎖存電路的設(shè)計(jì)原理是：?jiǎn)⒂肅D4511的鎖存功能端LE，高電平有效，即輸入高電平時(shí)執(zhí)行鎖存功能。鎖存器應(yīng)能鎖定第一個(gè)搶答信號(hào)，并拒絕后面搶答信號(hào)的干擾。如何設(shè)計(jì)呢，我們對(duì)0～9十個(gè)數(shù)字的顯示筆段進(jìn)行分析，只有0數(shù)字的d筆段亮與g筆段滅，其它數(shù)字至少有一點(diǎn)不成立。由此可以區(qū)分0與其它數(shù)字。我們將LED管的a筆段與g筆段的輸入信號(hào)反饋到鎖存電路，通過(guò)鎖存電路控制鎖存端LE輸入為0或1（鎖存與否）。當(dāng)LED顯示器顯示為0時(shí)，LE=0，CD4511譯碼芯片不鎖存；當(dāng)LED顯示器顯示其它數(shù)字時(shí)，LE=1，芯片鎖存。這樣只要顯示器上顯示為0，CD4511譯碼芯片才不鎖定，顯示其它數(shù)字均鎖存。所以只要有選手按了按鍵，顯示器上一定是顯示1～8的數(shù)字，LE=1芯片鎖存，之后任何其他選手再按下按鍵均不起作用。例如SB1鍵先按下，顯示器上顯示1，LE=1芯片鎖存，其他選手再按SB2～SB8，顯示器上仍顯示1，SB1按下之后的任一按鍵信號(hào)均不顯示。直到主持人按清零鍵SB9，顯示器上又顯示0，LE=0，鎖存功能解除，又開(kāi)始新一輪的搶答

若所有的數(shù)字都不能鎖存，說(shuō)明不管LED顯示什么數(shù)字，CD4511管腳的5腳輸入為電平，可能是5腳與地短接或者是鎖存電路的兩個(gè)二極管VD13和VD14斷開(kāi)等故障；若只有1和7兩個(gè)數(shù)字不顯示則可以分析一下其原因：顯示1和7數(shù)字時(shí)g段不亮，CD4511的g輸出端為低電平，VD14截止，而b段亮d段不亮本應(yīng)該三極管VT截止而使VT13導(dǎo)通，產(chǎn)生高電平（鎖存信號(hào)）給LE，現(xiàn)在不能鎖存說(shuō)明VD13截止，推斷是三極管擊穿損壞。

4． 在測(cè)試的過(guò)程中我們一定要注意，高低電平的測(cè)試電壓數(shù)值要針對(duì)不同的電路而選取不同的數(shù)值。比如，針對(duì)LED管，高電平只能用1.5～2V,而在CD4511的輸入端高電平要用到8V以上的電源電壓。選高了，會(huì)燒管子；選低了，會(huì)看不到效果，甚至產(chǎn)生誤判斷。5.判斷PNP型和MPN型晶體管：用萬(wàn)用表的R×1k(或者R×100)檔。用黑表筆接晶體管的某一個(gè)管腳，用紅表筆分別接其它兩腳。如果表

針指示的兩個(gè)阻值都很大，那么黑表筆接晶體管的某一個(gè)管腳，用紅表筆接其它兩腳。如果表針指示的兩個(gè)阻值都很大，那么黑表筆所

接的那一個(gè)管腳是PNP型的基極，如果表針指示的兩個(gè)阻值都很小，那么黑表筆所接的那個(gè)一個(gè)管腳是NPN型的基極；如果表針指示的阻

值一個(gè)很大，一個(gè)很小，那么黑表筆所接的那一個(gè)管腳不是基極。這就要另?yè)Q一個(gè)管腳來(lái)試。以上方法，不但可以判斷基極，而且可以

判斷是PNP型還是NPN型晶體管。

判斷基極后就可以進(jìn)一步判斷集電極和發(fā)射極。先假定一個(gè)管腳是集電極，另一個(gè)管腳是發(fā)射極。然后反過(guò)來(lái)，把原先假定的管腳對(duì)調(diào)一下，再估測(cè)β值，其中，β值大的那次的假定是對(duì)的。這樣就把集電極個(gè)發(fā)射極也判斷出來(lái)了。

四.遇到的困難及解決的方法:

1.我們這次做的八路搶答器是安裝在面包板上的。在安裝電路之前要仔細(xì)的檢查一下面包板的導(dǎo)通狀態(tài)。也許在面包板的插孔里面留下硬線的鐵絲?；蛴械?個(gè)孔之間不能導(dǎo)通的倒通了。在安裝元件之前都要把這些問(wèn)題排除掉。要不然在調(diào)試的時(shí)候很難找到問(wèn)題的出錯(cuò)點(diǎn)。

2.在安裝的時(shí)候要小心不要把二極管的正反接錯(cuò)了。要不然在數(shù)碼管就不能顯示正常的數(shù)字。有時(shí)候連數(shù)碼管都不亮。

3.在安裝開(kāi)關(guān)的時(shí)候要注意4腳開(kāi)關(guān)的腳的導(dǎo)通狀態(tài)。在接導(dǎo)線的腳和接二極管的腳之間不能讓他們短路。要不然開(kāi)關(guān)就起不到開(kāi)關(guān)的作用了。相當(dāng)于導(dǎo)線。在設(shè)計(jì)中還有一只三極管，同樣也要正確的判斷它們3只腳的b，c，e，如果出錯(cuò)了，則74LS30的鎖存功能將遭到破壞。

4.在布線的時(shí)候也要注意，鐵絲不能插的太深，也不能搭高架橋似的，因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)的出錯(cuò)往往很難找到錯(cuò)的原因

五．知識(shí)競(jìng)賽搶答題實(shí)戰(zhàn)心得體會(huì)

知識(shí)競(jìng)賽過(guò)程中，搶答題可以說(shuō)是唯一拉開(kāi)分?jǐn)?shù)的一個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目。一般的知識(shí)競(jìng)賽，不論設(shè)置必答題、共答題還是風(fēng)險(xiǎn)題，大多都是選手復(fù)習(xí)過(guò)的，除非選手自己沒(méi)有記住，不然，不會(huì)出現(xiàn)分?jǐn)?shù)差距，只有搶答題，才會(huì)把各參賽隊(duì)的分?jǐn)?shù)拉開(kāi)。所以，仔細(xì)研究搶答題的技巧就等于是否能夠得到冠軍的問(wèn)題。

先做一個(gè)假定的先決條件：知識(shí)競(jìng)賽的題目各參賽隊(duì)都做過(guò)復(fù)習(xí)，競(jìng)賽試題沒(méi)有超出復(fù)習(xí)范圍，這次知識(shí)競(jìng)賽就是回答題目，沒(méi)有什么技能比賽，也沒(méi)有什么評(píng)委打分。————實(shí)際的知識(shí)競(jìng)賽大多都是這樣的，那么決定勝負(fù)就在搶答題這個(gè)環(huán)節(jié)了，即使有風(fēng)險(xiǎn)題也沒(méi)有大作用了，因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)題再難，各隊(duì)參賽隊(duì)員也會(huì)答出來(lái)，不會(huì)答的估計(jì)只有評(píng)委和觀眾了。

1、操作搶答按鈕要以穩(wěn)為主

一般都會(huì)進(jìn)行搶答器的搶答測(cè)試，作為選手要充分利用這個(gè)測(cè)試機(jī)會(huì)，多按幾下，找到手感?！@是次要的 第一題和第二題，一定要沉住氣，決不可以冒搶，就是違例搶答。寧可不按搶答器按鈕，也決不可以違例被倒扣分。這是因?yàn)?，一般的知識(shí)競(jìng)賽搶答題最合理的題量是平均每隊(duì)2到4道題，以6組為例，就應(yīng)該有12到24題的數(shù)量（個(gè)別沒(méi)有主辦競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)的會(huì)出6題甚至更少）。通過(guò)前兩道題，迅速掌握主持人是如何控制搶答器的違例操作的，判斷出主持人對(duì)違規(guī)判罰的尺度是緊是松——這是熟悉敵情

按照前兩題的心得開(kāi)始出擊。

2、本隊(duì)分?jǐn)?shù)已經(jīng)領(lǐng)先，尤其是領(lǐng)先2道題以上的分?jǐn)?shù)，在搶答的過(guò)程中，要求穩(wěn)，不要急躁，此時(shí)的原則是寧可不搶，決不能違例。

3、搶答題一般都是搶答成功回答問(wèn)題加分，搶答違例試題作廢被扣分?；谶@個(gè)方式，我們分析可以知道，由于題目數(shù)量有限，在大家都會(huì)的情況下，可以說(shuō)，搶答成功的幾率基本是相同的，你如果想多得分，就得冒違例的風(fēng)險(xiǎn)，一旦違例被扣分，就等于你讓對(duì)手回答正確了兩道題。所以出現(xiàn)違例，通常很難再扳回勝局。這就是站長(zhǎng)為何始終強(qiáng)調(diào)以穩(wěn)為主。

4、搶答過(guò)程中，本隊(duì)與各隊(duì)搶答的機(jī)會(huì)差不多，這是正常的。如果出現(xiàn)了一個(gè)參賽隊(duì)搶答機(jī)會(huì)多而又不違例，其他的很少搶答成功，那么作為沒(méi)有搶答上的選手，這是必須要考慮策略。可以采取籃球賽的叫停方式——即立即舉手示意主持人或評(píng)委，對(duì)搶答器提出置疑，一般知識(shí)競(jìng)賽由于主辦方?jīng)]有經(jīng)驗(yàn)，不會(huì)在搶答題過(guò)程中考慮細(xì)致規(guī)則，這時(shí)就是選手有什么其他舉動(dòng)也不會(huì)被扣分的，讓主持人重新測(cè)試搶答器，其目的就是延緩得分多的隊(duì)伍的搶答，這個(gè)搶答尤其是根據(jù)主持人說(shuō)“開(kāi)始”的方式，完全是一種感覺(jué)，這樣被叫停了，對(duì)手的良好搶答感覺(jué)就喪失了?；蛘咦屩鞒秩说阶约旱母?jìng)賽臺(tái)前，借口就是聲音傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)等理由，目的就是為了給主持人施加壓力，讓他對(duì)競(jìng)賽的嚴(yán)與松把握好。

5、搶答題的比賽與搶答器的功能有很大關(guān)系，本站的電腦搶答器有三種搶答方式，已經(jīng)可以避免主持人的人為因素了。但電子搶答器的成功與違例，完全靠主持人來(lái)操作。一般采用的都是主持人說(shuō)“開(kāi)始”的同時(shí)，按下主持人控制器，就是再高明的主持人在20多題的主持過(guò)程中，也不可能完全做到同步。這樣一輪搶答題的比賽就看主持人的水平了，這里站長(zhǎng)不想去談主持人，還是說(shuō)選手，選手必須揣摩主持人的在搶答環(huán)節(jié)的風(fēng)格，看他是說(shuō)“開(kāi)始”在先，還是按下主持人控制在先。來(lái)決定自己下手的早與晚。

6、如果一個(gè)知識(shí)競(jìng)賽的搶答環(huán)節(jié)完全靠主持人說(shuō)“開(kāi)始”，而且主持人人為判斷違例的話，就應(yīng)該大膽出擊了，由于沒(méi)有設(shè)備做裁判，完全憑主持人的感覺(jué)，那么任何一個(gè)主持人也不敢給某隊(duì)始終判違例或成功，如何主動(dòng)駕于主持人就看選手的功夫了，這個(gè)有點(diǎn)不在本文的探討之內(nèi)。

搶答題如此重要，怎么辦呢？談幾點(diǎn)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)心得。

7、如果題目有一定的難度，就是說(shuō)，不是每題都可以回答上的，那么選手三人都應(yīng)該把手放到搶答按鈕上，不論那個(gè)會(huì)回答，都會(huì)第一時(shí)間按下?lián)尨鹌?。如果你們選用的搶答器的按鈕就是指甲大小的（有的電子搶答器太簡(jiǎn)陋了。用本站的電腦搶答器可好多了）那么請(qǐng)三位選手也要手疊手放在一起。

按搶答按鈕時(shí)，不應(yīng)該是拍，而是手放到按鈕上，下壓按鈕。由于搶答按鈕反應(yīng)速度在百分之一秒以上，所以，用手去拍，這段距離就把搶答的時(shí)間耽誤了。就是按按鈕，也應(yīng)該是用手勁，而不是肩先用勁來(lái)帶動(dòng)手勁，作者這是參與多次競(jìng)賽總結(jié)看到的?？傊瑩尨鹩性S多技巧的。

第二篇：智力競(jìng)賽搶答器的制作與調(diào)試

電子工藝實(shí)訓(xùn)報(bào)告

實(shí)訓(xùn)課題

智力競(jìng)賽搶答器的制作與調(diào)試

學(xué)號(hào) 年級(jí) 學(xué)院 專業(yè) 姓名 指導(dǎo)教師

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一．實(shí)訓(xùn)目的

(1)學(xué)習(xí)識(shí)別簡(jiǎn)單的電子元件與電子線路；(2)學(xué)習(xí)并掌握搶答器的工作原理；

(3)按照?qǐng)D紙焊接元件，組裝一臺(tái)搶答器，并掌握其調(diào)試方法。

二．實(shí)訓(xùn)器材

(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵。(2)螺絲刀、鑷子等必備工具。

(3)焊錫絲，由于錫它的熔點(diǎn)低，焊接時(shí)，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點(diǎn)光亮美觀。(4)三節(jié)5號(hào)電池。

三．實(shí)訓(xùn)概要

（一）電路元件選擇

為使硬件電路設(shè)計(jì)盡可能合理，應(yīng)注意以下幾方面：

(1)盡可能采用功能強(qiáng)的芯片，以簡(jiǎn)化電路，功能強(qiáng)的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產(chǎn)工藝的提高，新型芯片的的價(jià)格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價(jià)格的總和高。

(2)留有設(shè)計(jì)余地。在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，要考慮到將來(lái)修改擴(kuò)展的方便。因?yàn)楹苌儆幸诲N定音的電路設(shè)計(jì)，如果現(xiàn)在不留余地，將來(lái)可能要為一點(diǎn)小小的修改或擴(kuò)展而被迫進(jìn)行全面返工。

(3)程序空間，選用片內(nèi)程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。

(4)I/O端口，在樣機(jī)研制出來(lái)后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問(wèn)題，而這些問(wèn)題不是靠單純的軟件措施來(lái)解決的。如有些新的信號(hào)需要采集，就必須增加輸入檢測(cè)端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設(shè)計(jì)就預(yù)留出一些I/O端口，雖然當(dāng)時(shí)空著沒(méi)用，那么用的時(shí)候就派上用場(chǎng)了。

（二）發(fā)搶答器裝配零件，檢查和熟悉各種零件

老師讓我們多次熟悉搶答器的電路圖和熟悉電路元件，并調(diào)試元器件的好壞。這一天的工作是相對(duì)輕松的，僅僅是熟悉電路圖和學(xué)習(xí)使用常用電子儀器儀表，和識(shí)別檢測(cè)常用的電子元件。這一天最重要的就是常用電子元件的識(shí)別和檢測(cè)。我們常見(jiàn)的電子元件就是電阻、電容。電阻上的色帶是就是電阻的色環(huán)標(biāo)記法，通過(guò)色

環(huán)來(lái)表示電阻的大小，有效數(shù)字、倍率和允許誤差?，F(xiàn)在見(jiàn)到的電阻的色環(huán)有四道和五道的，四道環(huán)的有效數(shù)字是前兩道環(huán)所代表，而五道環(huán)是由前三道所代表。接著識(shí)別電容器，電容用于交流耦合、濾波、隔斷直流、交流旁路和組成振蕩電路等，電容的標(biāo)注分為直接標(biāo)注和色標(biāo)法。通過(guò)學(xué)習(xí)，我明白了直接標(biāo)注的電容是用數(shù)字直接表示電容量，不標(biāo)單位。標(biāo)注1～4位整數(shù)時(shí)，其單位是pF，標(biāo)注為小數(shù)時(shí)，其單位是μF。也有用三位數(shù)字表示容量大小，默認(rèn)單位是pF，前兩位是有效數(shù)字，第三位是有效倍率（10m），當(dāng)?shù)谌皇?時(shí)，則對(duì)有效數(shù)字乘以0.1。而色標(biāo)法則同電阻器的標(biāo)注。檢測(cè)電容的方法是利用電容的充放電特性，一般用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)試電容的充放電現(xiàn)象，兩只表筆觸及被測(cè)電容的兩條引線時(shí)，電容將被充電，表針偏轉(zhuǎn)后返回，再將兩表筆調(diào)換一次測(cè)量，表針將再次偏轉(zhuǎn)并返回。用相同的量程測(cè)不同的電容器時(shí)，表針偏轉(zhuǎn)幅度越大說(shuō)明容量越大。測(cè)試過(guò)程中，萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)表示充放電正常，指針能回到∞，說(shuō)明電容沒(méi)短路，可視為電容完好。現(xiàn)在說(shuō)明在模擬電路中常見(jiàn)的二極管，通常二極管有整流、檢波、穩(wěn)壓、發(fā)光、發(fā)電、變?nèi)荨⒑烷_(kāi)關(guān)二極管等。檢測(cè)二極管我們利用的是二極管的正向?qū)щ娦?，正向?qū)ǚ聪蚪刂?，可以判斷管子的好壞?/p>

(三)熟悉搶答器的裝配圖

圖1 搶答器的組成框圖

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)里認(rèn)真熟悉搶答器的電路板的裝配圖。

圖2原理框圖

(四)焊接各種零件

這一天，我們就真正進(jìn)入到電子技術(shù)實(shí)習(xí)的操作中去了，以前雖然接觸過(guò)電烙鐵，但畢竟沒(méi)有實(shí)際操作過(guò)，總是懷有幾分敬畏之心。而電子電路主要是基于電路板的，元器件的連接都需要焊接在電路板上，所以焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到以后制作搶答器的成敗。因此對(duì)電烙鐵這一關(guān)我們是不敢掉以輕心的。影響焊接質(zhì)量主要取決于焊接工具、焊錫絲和焊接技術(shù)。對(duì)焊接工具和焊錫絲這樣的物品我們是沒(méi)任何辦法的，唯一可以改善的就是我們的焊接技術(shù)，所以焊接技術(shù)就直接決定了我們實(shí)習(xí)的成敗。焊接時(shí)雖然膽戰(zhàn)心驚，但還是總結(jié)出了心得，就是焊錫要用一點(diǎn)點(diǎn)下去，電烙鐵要在錫水熔化后產(chǎn)生光亮就拿開(kāi)，這樣就能焊出光亮圓滑的焊點(diǎn)了。將他們插好后就依次拆卸下來(lái)，先焊接電阻，再焊二極管，然后是四個(gè)芯片，焊接時(shí)注意二極管的極性，管腳要放入相應(yīng)位置。

四．實(shí)訓(xùn)原理

四路搶答器實(shí)現(xiàn)功能

四路搶答器具有清零和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說(shuō)“開(kāi)始”前提前搶答違反規(guī)則。優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存，通過(guò)LED顯示。當(dāng)一輪搶答之后，最先搶答選手的LED點(diǎn)亮，禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作“復(fù)位”狀態(tài)按鍵S5。

根據(jù)電路原理圖，四路按鍵S1，S2，S3，S4對(duì)應(yīng)的顯示燈是D1，D2，D3，D4。74HC175的時(shí)鐘由555振蕩電路產(chǎn)生。

初始狀態(tài)：當(dāng)有時(shí)鐘信號(hào)輸入到CLK引腳時(shí)，D觸發(fā)器的輸入等于輸出，四路輸入引腳為低電平，輸出引腳Q端輸出低電平，三極管Q1，Q2，Q3，Q4截止。發(fā)光二極管D1，D2，D3，D4處于熄滅狀態(tài)。

搶答狀態(tài)：當(dāng)主持人宣布搶答有效，選手按鍵搶答，假設(shè)1號(hào)選手最先按下S1鍵，D觸發(fā)器的輸入D1等于輸出Q1（高電平），三極管Q1導(dǎo)通，發(fā)光二極管D1點(diǎn)亮。此時(shí)，/Q1引腳輸出電平到74LS20（4路與非門），時(shí)鐘信號(hào)被鎖存，74LS20輸出端一直為高電平。D觸發(fā)器停止工作，其它選手按鍵無(wú)效。

復(fù)位狀態(tài)：再次搶答，主持人按下鍵S5是D觸發(fā)器復(fù)位，回到初始狀態(tài)。

五．電路調(diào)試

檢測(cè)調(diào)試步驟：

（一）、檢查與調(diào)試

上電前的檢測(cè)，用萬(wàn)用表測(cè)量電源輸入的+5V腳和GND腳，確保它們之間沒(méi)有短路才可進(jìn)行下面的檢測(cè)。

四路按鍵S1，S2，S3，S4對(duì)應(yīng)的顯示燈是D1，D2，D3，D4。

當(dāng)按下S1鍵時(shí)，D1亮，再按S2,S3,S4鍵無(wú)效，直到按下復(fù)位鍵S5。當(dāng)按下S2鍵時(shí)，D2亮，再按S1,S3,S4鍵無(wú)效，直到按下復(fù)位鍵S5。當(dāng)按下S3鍵時(shí)，D3亮，再按S2,S1,S4鍵無(wú)效，直到按下復(fù)位鍵S5。當(dāng)按下S4鍵時(shí)，D4亮，再按S2,S3,S1鍵無(wú)效，直到按下復(fù)位鍵S5。

（二）、調(diào)試中遇到的問(wèn)題

1.稍微復(fù)雜，焊接該電路所需要的導(dǎo)線需要很多；再者在焊接電路過(guò)程中必須確保每一步焊接的電路正確，是電路搭接美觀實(shí)用；最后是通過(guò)使用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)焊接電路的正確性。

2.焊接電路得保證焊點(diǎn)沒(méi)有虛焊，為此我們焊接速度比較慢，謹(jǐn)慎焊接，保證

每個(gè)焊點(diǎn)都沒(méi)有虛焊。

3.在用示波器檢測(cè)蜂鳴器輸出端信號(hào)時(shí)候，發(fā)現(xiàn)信號(hào)殘缺，后經(jīng)過(guò)排故發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線脫焊，為此我們小組同學(xué)又重新焊接。后來(lái)再測(cè)試發(fā)現(xiàn)信號(hào)沒(méi)有殘缺。電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)可靠性：整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路分為四個(gè)部分，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，每一部分都經(jīng)過(guò)了仔細(xì)的檢測(cè)，各部分功能完好；通過(guò)焊接搭接將各部分按電路圖連接成完整的搶答器電路，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，連接無(wú)誤，最終實(shí)現(xiàn)搶答器的功能，保證了搶答器電路的可靠性。

(2)易測(cè)性：搶答器電路由四部分構(gòu)成，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，依次完成每部分，如果出現(xiàn)什么問(wèn)題，可以隨時(shí)檢測(cè)該部分的功能或連線是否出現(xiàn)故障。

(3)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：該電路只是用發(fā)光二極管顯示結(jié)果，沒(méi)有聲音，沒(méi)有顯示，應(yīng)該還要接入一個(gè)蜂鳴器和LED顯示器。

六．心得體會(huì)

通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到學(xué)術(shù)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性、規(guī)范性，掌握了基本的研究方法，逐漸形成了較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。

本設(shè)計(jì)是在劉懷強(qiáng)老師精心指導(dǎo)下完成的。劉老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響很大，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。

本設(shè)計(jì)的順利完成，離不開(kāi)各位老師、同學(xué)、朋友的支持、幫助。大家多次進(jìn)行設(shè)計(jì)難題的討論與分析，這樣為本設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提供了幫助。在此，向老師、同學(xué)表示感謝。最后還要感謝學(xué)院、系為我們提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍和人文環(huán)境，這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)、工作、生活具有重要影響。

這次課程設(shè)計(jì)我選擇的題目是“四路搶答器的設(shè)計(jì)與制作”，要求用數(shù)字邏輯電路或者單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，總體上來(lái)看，利用數(shù)字電子電路來(lái)設(shè)計(jì)電路能夠?qū)Ω鲉卧娐返墓δ芎驮O(shè)計(jì)都可以有更加充分的了解，幫助數(shù)電知識(shí)的鞏固，開(kāi)始的時(shí)候我選用數(shù)字電路來(lái)設(shè)計(jì)，雖然繪制電路原理圖比較容易，但由于電路元件用的相對(duì)多，即使原理明白，不過(guò)在實(shí)際制作實(shí)物時(shí)跳線用得很多，而且電路的成功也很難確定，因此最后我都是選用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)橹斑M(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)附電路圖 也深刻明白了自己的不足。

使我對(duì)單片機(jī)及其附屬電路有了一定的了解，對(duì)課本上的知識(shí)有了進(jìn)一步的掌握，時(shí)對(duì)電路的原理有了明確的了解，且這個(gè)學(xué)期也進(jìn)行了單片機(jī)的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，從而可以結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，掌握單片機(jī)的應(yīng)用和軟件、硬件的綜合設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，

第三篇：智力競(jìng)賽搶答器申請(qǐng)報(bào)告

電子工程學(xué)院課外學(xué)分申請(qǐng)書

題目：智力競(jìng)賽搶答器

班

級(jí)：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學(xué)

號(hào)：

11311110114

專

業(yè)：

自動(dòng)化

實(shí) 驗(yàn) 室：

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

設(shè)計(jì)時(shí)間：2015 年4月 16日

審批意見(jiàn)：

指導(dǎo)教師：

吳華杰

錄

1．智力競(jìng)賽搶答器基本功能：…………………………………………1 2．原理圖仿真軟件Protues的介紹:…………………………………1 3．原理圖 ………………………………………………………………1 4．元件清單 ……………………………………………………………2

1、智力競(jìng)賽搶答器基本功能：

1.搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S1 ~ S8表示。2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S9，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

2、原理圖仿真軟件Protues的介紹: Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯.3、原理圖：

4、元件清單：

按鈕開(kāi)關(guān)-----9個(gè) 1N4148二極管------------------------------15個(gè) 10K電阻-----6個(gè) 2.2K電阻----1個(gè) 100K電阻----1個(gè) 330電阻-----1個(gè) 9014三極管--1個(gè) 47uF電容----1個(gè) CD4511芯片--1個(gè) 共陰極一位數(shù)碼管---------------------------1個(gè) 9X15cm洞洞板1塊 導(dǎo)線若干

參考文獻(xiàn)：

[1] 王港元．電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)．江西科學(xué)技術(shù)出版社，2011．1-6 [2] 謝龍漢．Proteus電子電路設(shè)計(jì)及仿真．電子工業(yè)出版社，2012．1-7 [3] 竺可楨．物理學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，1973．1-3.

第四篇：多路智力競(jìng)賽搶答器

湖南工學(xué)院

多路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告書

課程名稱：多路智力競(jìng)賽搶答器 系部名稱：電氣與信息工程系 專業(yè)名稱：電子信息工程技術(shù) 班級(jí)名稱：電信0702 設(shè)計(jì)人 ：裴書茂 學(xué)號(hào) ：402070220 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間：

湖南工學(xué)院

（課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄）

前言 ???????????????? 1 設(shè)計(jì)功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設(shè)計(jì) ????????????? 3 電路設(shè)計(jì) ??????????????? 4 1)搶答電路設(shè)計(jì) ???????????? 4 2)定時(shí)電路設(shè)計(jì) ???????????? 53)報(bào)警電路設(shè)計(jì)

???????????? 64)時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) ?????????? 7元器件介紹 ???????????????? 8 1)74LS148功能介紹 ??????????? 8 2)74LS192功能介紹 ??????????? 9 仿真電路實(shí)驗(yàn) ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實(shí)物制作 ????????????????? 11 1)原理圖 ??????????????? 11 2)PCB制圖 ??????????????? 12 3)焊接與調(diào)試 ?????????????? 13 心得體會(huì) ????????????????? 15 鳴謝 ??????????????????? 15 參考資料 ????????????????? 15

前 言

隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，社會(huì)發(fā)展步入了信息時(shí)代，隨著信息時(shí)代對(duì)人才高素質(zhì)和信息化的要求，隨著高等教育發(fā)展的趨勢(shì)，人們的生活水平提高，對(duì)精神文明生活的要求也跟著提高，這對(duì)電子領(lǐng)域提出了跟更高的要求。

電子學(xué)是一門應(yīng)用很廣泛的科學(xué)技術(shù)，發(fā)展及其迅速。要想學(xué)好這門技術(shù)，首先是基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后要技術(shù)訓(xùn)練，進(jìn)而培養(yǎng)我們對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，設(shè)計(jì)電路的能力，實(shí)際操作的能力，以及培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時(shí)也加深我們對(duì)電子產(chǎn)品的理解。

智力搶答器的設(shè)計(jì)和測(cè)試作為此次課程設(shè)計(jì)的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計(jì)方案，即采用集成芯片構(gòu)成電路。

數(shù)字電路具有很多的有點(diǎn)：（1）便于高度集成化。由于數(shù)字電路采用二進(jìn)制，因此單元電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，允許電路參數(shù)有較大的離散性，便于集成。

（2）工作可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字信號(hào)用二進(jìn)制表示，數(shù)字電路的識(shí)別能力強(qiáng)。

（3）（4）（5）數(shù)字信息便于長(zhǎng)期存放。

數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強(qiáng)，成本低。

保密性好。數(shù)字信息容易進(jìn)行加密處理，不易被竊取。

設(shè)計(jì)功能要求

一、功能要求

1、設(shè)計(jì)制作一個(gè)可容納5組參賽的數(shù)字式槍答器，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。

2、給主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始。

3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)（1～5），同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。同時(shí)禁止其他選手搶答。

4、搶答器具有定時(shí)搶答的功能，搶答時(shí)間設(shè)定為30秒，當(dāng)主持人按下開(kāi)始按鈕時(shí)，定時(shí)器立刻倒計(jì)時(shí)，并顯示。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答有效。超過(guò)時(shí)間搶答無(wú)效，定時(shí)顯示器顯示00。

二、設(shè)計(jì)步驟與要求

1、擬定電路的組成框圖，要求能實(shí)現(xiàn)所有功能，使用的元器件少，成本低。

2、設(shè)計(jì)并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級(jí)聯(lián)和調(diào)試。

3、測(cè)試所設(shè)計(jì)搶答器的邏輯功能，滿足各項(xiàng)功能要求。

4、畫出整機(jī)邏輯電路圖。

5、寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。

搶答器框架設(shè)計(jì)

定時(shí)搶答器的總體框圖（如圖

1.1）所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能。

圖1 如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置;開(kāi)始“狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，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“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。

電路設(shè)計(jì)

一、搶答電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來(lái)完成。該電路主要完成兩個(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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無(wú)效。

圖2 工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于”清除“端時(shí)，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個(gè)觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于”開(kāi)始“時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端)=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR

＝１，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。

表1

二、定時(shí)電路設(shè)計(jì)

節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計(jì)一次搶答的時(shí)間，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。

原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)

圖3 由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

三、報(bào)警電路設(shè)計(jì)

由555 芯片構(gòu)成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號(hào)再經(jīng)三極管放大 ,從而推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

控制電路包括時(shí)序和報(bào)警兩個(gè)電路 ,如圖4 所示。控制電路需具有以下幾個(gè)功能。

主持人閉合開(kāi)關(guān)揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計(jì)時(shí)電路進(jìn)入正常狀態(tài);參賽者按鍵時(shí) ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時(shí)電路停止工作;搶答時(shí)間到 ,無(wú)人搶答 ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時(shí)電路停止工作

圖4

四、時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。

1)主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

2)當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答按鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。

圖5 3)當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，定時(shí)和定時(shí)電路停止工作。

根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖11、4的工作原理是：主持人控制開(kāi)關(guān)從”清除“位置撥到”開(kāi)始"位置時(shí)，來(lái)自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相，A＝1，則時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，1Q＝1，經(jīng) G3反相，A＝0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。

元器件介紹

一、74LS148功能介紹

在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)編碼器。

如圖6所示的是八線-三線編碼器74148的管腳圖引腳圖。

圖6

二、74LS192功能介紹

74LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。

CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。

圖7

圖8

仿真電路實(shí)驗(yàn)

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實(shí)現(xiàn)搶答功能，由于軟件局限，報(bào)警電路沒(méi)有在仿真當(dāng)中。

實(shí)物制作

一、原理圖

二、PCB制圖

三、焊接與調(diào)試

在制板中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是線路的印制。在這次的制作中，由于打印的客觀原因，使在轉(zhuǎn)印的效果不是很好。做出的實(shí)物沒(méi)有預(yù)期的好。這也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

嚴(yán)格按照線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行焊接，首先焊接過(guò)孔，在對(duì)元器件進(jìn)行焊接。焊接時(shí)間不宜過(guò)久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點(diǎn)的表面要平滑、有光澤。焊點(diǎn)完全冷卻前，不可移動(dòng)。電烙鐵不用時(shí)要放置于電烙鐵架上，并隨時(shí)保持烙鐵頭的清潔。焊接完畢，要在烙鐵頭鍍上薄層焊錫，避免氧化，并等冷卻后再收存。

2)調(diào)試部分需要注意的是：

在通電之前必須對(duì)照原理圖對(duì)線路進(jìn)行詳細(xì)的檢查。檢查是否有虛焊或者為焊接的點(diǎn)?？捎萌f(wàn)用表進(jìn)行線路檢查，看是否有線路在焊接的時(shí)候不慎連接在了一起，如有進(jìn)行修改。在檢查完畢之后才可以通電測(cè)試。如果在通電之后任然有問(wèn)題，應(yīng)立即斷電，再仔細(xì)檢查。

心得體會(huì)

通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我的理論知識(shí)掌握得更扎實(shí)，動(dòng)手能力明顯提高。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學(xué)到許多在書本上沒(méi)有的知識(shí)，也認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。在制作當(dāng)中遇到了許多以前沒(méi)遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問(wèn)題。制作好以后，雖然基本符合設(shè)計(jì)要求，但我們總覺(jué)得欠缺點(diǎn)什么。這次設(shè)計(jì)，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問(wèn)題，計(jì)時(shí)電路不能隨搶答而停止，還有就是由于軟件的局限在仿真時(shí)候沒(méi)有完成整體電路的調(diào)試，這也為最后的實(shí)物調(diào)試造成了困難。我們一定要具備一定的檢查、排除電路故障的能力。我深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以前知道的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中理解了書本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以及調(diào)試過(guò)程中，我個(gè)人感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，由于在印制電路板的時(shí)候效果不好出現(xiàn)很多的斷線，這讓整個(gè)焊接和調(diào)試很麻煩。調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的，可能也是老師要求我們加以提高的一個(gè)重要方面吧！

鳴謝

感謝老師的耐心指導(dǎo)；

感謝同學(xué)的幫助；

感謝湖南工學(xué)院電信系實(shí)驗(yàn)老師的大力支持；

感謝湖南工學(xué)院對(duì)我的支助。

參考文獻(xiàn)

宋樹祥《高頻電子線路》北京大學(xué)出版社

謝自美《電子線路設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)?測(cè)試》華中科大出版社

第五篇：八路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

題 目:

姓 名: 專 業(yè): 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 八路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)

電子科學(xué)與技術(shù) 122班 年 月 日 安徽科技學(xué)院理學(xué)院

安徽科技學(xué)院《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

八路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)

一、課程設(shè)計(jì)題目（與實(shí)習(xí)目的）

（一）、題目：八路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)

（二）、實(shí)習(xí)目的：

1．進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識(shí)。

2．熟悉幾種常用集成數(shù)字芯片的功能和應(yīng)用，并掌握其工作原理，進(jìn)一步學(xué)會(huì)使用其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

3．了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)科學(xué)分析和解決問(wèn)題。4．培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。

5．?dāng)?shù)點(diǎn)課程實(shí)驗(yàn)是大學(xué)中為我們提供的唯一一次動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)動(dòng)手實(shí)踐的能力。

二、任務(wù)和要求

實(shí)現(xiàn)搶答器的方法很多，如EPROM編程、RAM編程、單板機(jī)、單片機(jī)等，都可以組成搶答器系統(tǒng)。

（1）搶答器設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)一個(gè)搶答器，基本要求：

1.搶答器可以實(shí)現(xiàn)基本搶答；可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

2．給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開(kāi)始。

3．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

三、總體方案的選擇

（1）總體方案的設(shè)計(jì)

針對(duì)題目設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)分析與思考，擬定以下二種方案：

方案一：該方案是將搶答按鈕先直接與鎖存器而不是優(yōu)先編碼器相連，將最先搶答的選手的編號(hào)鎖定，再依次經(jīng)過(guò)優(yōu)先編碼器、譯碼器和七段顯示器，最后顯示的是搶答選手的編號(hào)，經(jīng)過(guò)優(yōu)先編碼器后的信號(hào)到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器又與報(bào)警電路直接連接，所以顯示編號(hào)的同時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外由主持人控制開(kāi)關(guān)和其他部分電路通過(guò)門電路實(shí)現(xiàn)對(duì)搶答電路、定時(shí)電路和報(bào)警部分電路的控制。

主體框圖如下：

第 1

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圖1 八路智力搶答器方案一設(shè)計(jì)框圖

方案二：主持人按動(dòng)開(kāi)始搶答的開(kāi)關(guān)后，最先搶答的選手的電平信號(hào)先經(jīng)過(guò)優(yōu)先編碼器，再依次經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)鎖存器，此時(shí)已經(jīng)限制了其他選手的搶答，信號(hào)再經(jīng)過(guò)譯碼器和七段數(shù)碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號(hào)顯示出來(lái)，并同時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，到此完成的是搶答功能；如果沒(méi)有人搶答，30秒減計(jì)數(shù)器減到00時(shí)也會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此是完成計(jì)時(shí)功能。

主體框圖如下：

圖2 八路智力搶答器方案二設(shè)計(jì)框圖

第 2

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（2）總體方案的選擇

相比之下，第二種方案更好些。它的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：這種方案原理比較簡(jiǎn)單。主持人對(duì)整體電路的控制只需幾個(gè)門電路就可完成，不必用特別的芯片來(lái)組成控制電路；更容易實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示功能，在有選手搶答后或者計(jì)時(shí)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)。既減少了布線使整個(gè)電路更直觀簡(jiǎn)單，又降低了產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。

四 單元電路的設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)所使用的元件及工具：

74LS48----------------------------3個(gè)；

74LS279----1個(gè)； 74LS192-2個(gè)；

74LS148--------1個(gè)； 74LS00----------------------------------3個(gè)；

74LS10------------1個(gè)；

發(fā)光二極管--------------------1個(gè)； 555----------------------1個(gè)； 電容： 0.1μf---------------1個(gè)；

0．01μf----------------1個(gè)；

電阻： 10kΩ

--------------------------------------9個(gè)；

15KΩ---------------1個(gè)； 1kΩ-----------------1個(gè)； 68KΩ-----------------1個(gè)

實(shí)驗(yàn)板一塊； 萬(wàn)用表一個(gè)； 鉗子一個(gè)； 導(dǎo)線若干。2.各個(gè)單元電路（1）搶答電路設(shè)計(jì)

搶答電路的功能有兩個(gè)：一是能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無(wú)效。因此，選用優(yōu)先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279以及譯碼顯示電路完成上述功能。

第 3

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搶答器電路

工作原理：SW1-8為八位選手的搶答開(kāi)關(guān)，SW9單刀雙擲開(kāi)關(guān)設(shè)為主持人控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)置于清零狀態(tài)時(shí)，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)SW9置于開(kāi)始狀態(tài)，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)處于工作狀態(tài)。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態(tài)。若有選手（假設(shè)為3號(hào)選手）按動(dòng)搶答開(kāi)關(guān)（即閉合SW4），此時(shí)優(yōu)先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據(jù)RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經(jīng)74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時(shí)，當(dāng)74LS148輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，GS為低電平有效，即標(biāo)志譯碼器處于工作狀態(tài)，從而使1S為0，此時(shí)1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，其他選手搶答按鈕的輸入信號(hào)不會(huì)被接受。這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。搶答結(jié)束后，主持人開(kāi)關(guān)置于清零狀態(tài)，數(shù)碼管變灰，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，以便進(jìn)入下一輪搶答環(huán)節(jié)。

第 4

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（2）定時(shí)電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)要求搶答器具有定時(shí)功能，且節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，可設(shè)定一次搶答的時(shí)間（設(shè)為30s）。設(shè)計(jì)中選用十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，74LS192是具有置數(shù)和清零功能, 其引腳圖和邏輯圖如圖10所示。

圖10 74LS192引腳圖和邏輯圖

P0、P1、P2、P3——置數(shù)并行數(shù)據(jù)輸入； Q0、Q1、Q2、Q3——計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)輸出； CR————————清零端； LD————————置數(shù)端；

CPu ———————加法計(jì)數(shù)CP輸入； CPd ———————減法計(jì)數(shù)CP輸入； CO————————進(jìn)位輸出端； BO————————借位輸出端。

表5 74LS192真值表

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要兩片74LS192構(gòu)成100進(jìn)制減計(jì)數(shù)器。由功能真值表可知，只需將個(gè)位74LS192的借位輸出端BO與十位74LS192的CPd即可實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制減計(jì)

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數(shù)。值得注意的是，要使其實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)，CPu端口必須接高電平。

計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路由555構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成，如圖11所示。多諧振蕩器無(wú)需外加輸入信號(hào)就能在接通電源自行產(chǎn)生矩形波輸出。

圖11 多諧振蕩器

因?yàn)橹芷跒橐幻?，所以頻率是1赫茲。圖中電容的充放電時(shí)間分別是： t1=RB×C×ln2≈0.7RB×C t2=(RA+RB)×C×ln2≈0.7(RA+RB)C 所以555的3端輸出的頻率為： f=1/(t1+t2)≈1.43/[(2RA+RB)C] 我們采用的電阻和電容值分別是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖。

由以上集成芯片設(shè)計(jì)的定時(shí)電路如圖12所示。

圖12 定時(shí)電路

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工作原理：首先主持人根據(jù)題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來(lái)確定搶答時(shí)間（假定為30秒），555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開(kāi)始前主持人閉合開(kāi)關(guān)，74LS192的置數(shù)端PL為低電平有效，處于置數(shù)狀態(tài)，數(shù)碼管顯示定時(shí)時(shí)間。搶答開(kāi)始，主持人打開(kāi)開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，555產(chǎn)生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態(tài)為高電平）相與。計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計(jì)數(shù)器停止工作，產(chǎn)生報(bào)警。計(jì)時(shí)期間有人搶答，減計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，顯示器上顯示此刻時(shí)間。

（3）報(bào)警電路設(shè)計(jì)

由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖13所示。圖中555定時(shí)器用來(lái)構(gòu)成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產(chǎn)生電路中頻率的計(jì)算方法相同。3端的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)三級(jí)管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)4端的輸入信號(hào)是高電平時(shí)，振蕩器工作，有報(bào)警信號(hào)，4端輸入低電平時(shí)，振蕩器不工作，沒(méi)有報(bào)警信號(hào)。也就是說(shuō)需要報(bào)警時(shí)只需控制輸入端即可。

電路圖如下:

圖13報(bào)警電路

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（4）時(shí)序控制電路

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，需要完成以下三項(xiàng)功能：

a.主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

b.當(dāng)競(jìng)賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。c.當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。

本設(shè)計(jì)中采用門電路對(duì)控制開(kāi)關(guān)、搶答電路、定時(shí)電路、報(bào)警電路進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)上述三項(xiàng)功能要求（如圖14所示）。

圖14 時(shí)序控制電路

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其中，兩輸入與非門采用74LS00，引腳圖如圖15所示。三輸入與門采用74LS11，引腳圖如圖16所示。電路中利用與非門兩輸入端相連實(shí)現(xiàn)非門的邏輯功能。

圖15 74LS00引腳圖

圖16 74LS11引腳圖

工作原理：門G1的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。主持人控制開(kāi)關(guān)從“清零”位置撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，74LS279的輸出1Q=0，經(jīng)G3反相，A=1，則從555輸出端來(lái)的時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPd始終輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，74LS192的借位輸出端BO2為低電平，門G2的輸出ST為高電平，使74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能a的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，1Q=1，經(jīng)G3反相，A=0，封鎖CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出ST為低74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能b的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，來(lái)自74LS192的BO2為高，ST為高，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能c的要求。

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五 總體電路圖

圖17 總電路圖

下面介紹八路智力競(jìng)賽搶答器的使用原理。

首先是各個(gè)選手分別對(duì)應(yīng)的按鈕編號(hào)是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，搶答后顯示器上顯示的分別是0、1、2、3、4、5、6、7。

然后是主持人對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)清零，將開(kāi)關(guān)置于“清零”的位置，輸出低電平，分為兩路：一路與鎖存器的1R2R3R4R端相連，使輸出端1Q2Q3Q4Q為低電平，1Q所輸出的低電平經(jīng)與門反饋給74LS148的EI端子，編碼器不工作，因此搶答部分顯示器滅燈無(wú)顯示，實(shí)現(xiàn)了清零；另一路低電平輸出到計(jì)數(shù)器74LS192的LD端，而CR端也是低電平，所以使得對(duì)應(yīng)顯示器輸出預(yù)置的數(shù)據(jù)。

接下來(lái)主持人根據(jù)題目的難易程度設(shè)置搶答時(shí)間，此設(shè)定可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸入兩片74LS192的四個(gè)輸入端D、C、B、A的高低電平來(lái)進(jìn)行（例如要設(shè)定時(shí)間為30秒,就

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將十位的74192的D、C、B、A分別置位為0、0、1、1，而將各位的74LS192的D、C、B、A都置于0）。當(dāng)主持人宣讀完題目說(shuō)“開(kāi)始”并將開(kāi)關(guān)置于“開(kāi)始”位置后，輸出為高電平，此高電平有兩路方向：一路輸出到74LS192的LD端，使其處于高電平而開(kāi)始減計(jì)數(shù)；還有一路輸出到鎖存器的R端。

當(dāng)任意一個(gè)選手搶答時(shí)，例如3號(hào)搶答時(shí)，74LS148三號(hào)端子輸入低電平有效，此時(shí)GS為低電平有效，表征編碼器在正常工作。編碼輸出A2A1A0為100，與其對(duì)應(yīng)的4S3S2S為100，經(jīng)74LS279鎖存，4Q3Q2Q輸出為011，經(jīng)譯碼顯示編號(hào)為3。與此同時(shí)，1Q所輸出的高電平反饋回編碼器的是能輸入端，使其停止工作。此時(shí)，其他選手若再按動(dòng)按鈕也無(wú)對(duì)應(yīng)輸出，這就保證了搶答者優(yōu)先性以及搶答電路的準(zhǔn)確性。另一路，74LS148的GS端輸出電平由高變低，與秒脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的秒脈沖相與后輸出為0，使得無(wú)脈沖抵達(dá)計(jì)數(shù)器74LS192的Down端。計(jì)數(shù)器停止工作，保持原來(lái)顯示不變，即實(shí)現(xiàn)了暫停減計(jì)數(shù)使其記錄搶答時(shí)間的功能。

若沒(méi)有選手按動(dòng)按鈕，則74LS279輸出全為高電平，74LS148也輸出高電平，1Q端輸出低電平至74LS48的滅燈輸入RI/RBO端，使得信號(hào)經(jīng)74LS48到顯示器上時(shí)無(wú)顯示；若到定時(shí)部分計(jì)數(shù)器倒計(jì)時(shí)到00還無(wú)選手按動(dòng)按鈕的話，十位74LS192的借位輸出端輸出高電平反饋回個(gè)位Down端，停止計(jì)數(shù)。綜上所述，所設(shè)計(jì)的電路基本可以實(shí)現(xiàn)要求中的功能。

六 電路仿真

電路仿真采用Multisim仿真軟件進(jìn)行的。Multisim軟件可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件；可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀信號(hào)發(fā)生器、交直流電壓表電流表等。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。因此，選用該軟件對(duì)搶答器各單元電路及整體電路進(jìn)行仿真。

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七、小結(jié)

通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅有效鞏固了本學(xué)期所學(xué)數(shù)電的相關(guān)知識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的記憶和理解，還學(xué)會(huì)如何運(yùn)用Multisim仿真進(jìn)行仿真受益匪淺，現(xiàn)總結(jié)如下。

本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于時(shí)序控制電路的設(shè)計(jì)，如何在第一位搶答者搶答題目后讓編碼器停止工作；如何使計(jì)時(shí)電路在搶答后停止倒計(jì)時(shí)；如何讓定時(shí)電路和搶答電路同時(shí)清零。設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)以往搶答器設(shè)計(jì)思路，及查閱相關(guān)資料，可運(yùn)用74LS279的輸出1Q完成上述控制任務(wù)。從這一點(diǎn)，折射出自己在平時(shí)的學(xué)習(xí)中較死板，缺乏變通思考的能力。在電路仿真的過(guò)程中，由于Multisim操作相對(duì)較簡(jiǎn)單，因此在仿真過(guò)程中較為順利。

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通過(guò)本次實(shí)踐操作，也讓我深刻明白：只有將課本上的理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)踐不斷練習(xí)，不斷總結(jié)提煉，反復(fù)思考實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才能夠真正消化為自己的知識(shí)。

八 分析和總結(jié)。

本次課程設(shè)計(jì)我只用了一個(gè)星期的時(shí)間就全部做完，效率很高，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)之前根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，每個(gè)模塊都仔細(xì)的設(shè)計(jì)分析了，正是整個(gè)過(guò)程我都認(rèn)真的態(tài)度和方案選擇合適，才有這么高的效率。而且從本次課程設(shè)計(jì)中收獲很多?？梢钥偨Y(jié)為以下的幾點(diǎn)：

（一）、鞏固數(shù)電知識(shí)

這次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的一些相關(guān)知識(shí)，在整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程中，都離不開(kāi)對(duì)數(shù)字電路課程知識(shí)的再學(xué)習(xí)。我在最開(kāi)始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識(shí)通過(guò)翻閱數(shù)電書回顧了一遍（這也是對(duì)這門課的復(fù)習(xí)，給以后的復(fù)習(xí)備考減少了很多負(fù)擔(dān)），這樣的回顧讓我對(duì)知識(shí)的理解更加透徹，對(duì)后來(lái)的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。而且還參考了數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，關(guān)于芯片的管腳，里面有清晰的描述。

（二）、學(xué)會(huì)用電路板、芯片、導(dǎo)線等組裝各種功能的電路；

雖然這不是第一次用電路板，因?yàn)橹暗恼n內(nèi)實(shí)驗(yàn)也用過(guò)，但當(dāng)時(shí)的運(yùn)用也只是插些導(dǎo)線和電阻電容之類的，用了電路板的很小部分。這次的實(shí)習(xí)中應(yīng)用了整塊板子，實(shí)習(xí)后對(duì)電路板的組成完全了解了，并能熟練運(yùn)用。實(shí)習(xí)中通過(guò)對(duì)電路的連接也懂得了如何通過(guò)設(shè)計(jì)的分析對(duì)所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最合適的位置。在導(dǎo)線的連接上，如何選擇導(dǎo)線走向是關(guān)鍵，我們應(yīng)該盡量保證所連電路的簡(jiǎn)捷，寧短勿長(zhǎng)，合理布線。一個(gè)完美的作品不僅要能很好的完成要求實(shí)現(xiàn)功能，還要在感官上給人美的享受。所以站在美的角度對(duì)自己的電路進(jìn)行改良是很必要的。

（三）、理論聯(lián)系實(shí)際

據(jù)老師介紹，這是大學(xué)里唯一一次比較大型的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。我當(dāng)然不會(huì)錯(cuò)過(guò)。課程設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來(lái)完成。這并不是在課堂上的單純聽(tīng)懂，或者課后看書過(guò)程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問(wèn)題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒(méi)錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然。比如在動(dòng)筆做題時(shí)我們是不用考慮導(dǎo)線、電阻是否連接的牢固合理，但在實(shí)際中，導(dǎo)線電阻有時(shí)是會(huì)帶來(lái)時(shí)延造成花型變化的錯(cuò)亂，所以我們應(yīng)盡量在連接電路時(shí)選擇最短路徑。平時(shí)試驗(yàn)中，我就很認(rèn)真，所以會(huì)比平時(shí)不動(dòng)手的要輕松地多。

（四）、和同學(xué)共同合作、互相學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步

最初大家沒(méi)思路的時(shí)候，特別的著急，我想出來(lái)了，大家問(wèn)我，我就說(shuō)了我的思路，我們不是抄襲，只是探討，們個(gè)人都理解了才開(kāi)始設(shè)計(jì)，我做的循環(huán)兩遍，他們的都不是。我們的設(shè)計(jì)不同，我只是給大家啟發(fā)了一個(gè)思考點(diǎn)。理論上我先設(shè)計(jì)出來(lái)，但在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到一些自己可能暫時(shí)無(wú)法想明白的問(wèn)題，請(qǐng)教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時(shí)間，也會(huì)從別人身上學(xué)到更多。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問(wèn)題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的idea，其他人的設(shè)計(jì)也可能有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會(huì)得到最好的設(shè)計(jì)方法。

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