第一篇：四路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)(精簡(jiǎn)版)

四路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)

組員：肖燕艷、鄧華、劉思純、彭麗

一、設(shè)計(jì)目的

1、學(xué)習(xí)數(shù)字電路中的優(yōu)先編碼器、鎖存器、多諧振蕩器、譯碼器、數(shù)據(jù)顯示管的綜合運(yùn)用。

2、熟悉搶答器的工作原理。

3、了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，調(diào)試及故障排除方法。

二、設(shè)計(jì)要求

1、四組參賽者進(jìn)行搶答，當(dāng)搶答組按下?lián)尨鸢粹o時(shí)，搶答器能準(zhǔn)確的判斷出搶答者。

2、搶答器應(yīng)具有互鎖功能，及某組搶答后能自動(dòng)封鎖其他各組進(jìn)行搶答。

3、搶答器應(yīng)具有限時(shí)功能，限時(shí)9秒進(jìn)行搶答，要求顯示時(shí)間數(shù)據(jù)。

4、系統(tǒng)具有一個(gè)總的復(fù)位開關(guān)。

三、實(shí)驗(yàn)元件

優(yōu)先編碼器74LS148 鎖存器74LS297 譯碼器74LS48D 共陰數(shù)碼管1個(gè) 5個(gè)開關(guān) 若干導(dǎo)線

四、實(shí)驗(yàn)原理

當(dāng)主持人控制開關(guān)處于“清除”時(shí)，D觸發(fā)器的清零端為低電平，使D觸發(fā)器被強(qiáng)制清零，輸入的搶答信號(hào)無(wú)效。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到“開始”時(shí)，D觸發(fā)器Q非端前一狀態(tài)為高電平，四個(gè)Q非端與在一起為高電平，再和搶答按鍵信號(hào)和借位信號(hào)與在一起給D觸發(fā)器的脈沖端，當(dāng)沒人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為低電平，與門輸出端為低電平給D觸發(fā)器脈沖端，當(dāng)一有人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為高電平，輸出端為高電平給D觸發(fā)器，于是D觸發(fā)器就有一個(gè)上升沿，使得搶答信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器觸發(fā)鎖存再經(jīng)過(guò)譯碼器譯碼，把相應(yīng)的信號(hào)顯示在數(shù)碼管上。另外，當(dāng)選手松開按鍵后，D觸發(fā)器的Q非前一狀態(tài)為低電平，與在一起后給與門,使得它的輸出端為低電平給D觸發(fā)器，則D觸發(fā)器的脈沖輸入端恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，從而使得其他選手按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準(zhǔn)確性。當(dāng)選手回答完畢，主持人控制開關(guān)S是搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答。

五、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1、仿真實(shí)驗(yàn)

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們遇到的問(wèn)題不是很多，就是對(duì)軟件不太熟悉，找元件有點(diǎn)慢；另外就是由于粗心偶爾連錯(cuò)線，經(jīng)過(guò)自己的檢查還是能改正過(guò)來(lái)。所以從整體上看第一階段的實(shí)驗(yàn)還是挺順利的。

2、面包板實(shí)驗(yàn)

這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是用導(dǎo)線將元件連接在面包板上，由于沒有找到可用的面包板，我們用細(xì)線將三個(gè)部分的電路綁在一起，過(guò)程較前面的仿真實(shí)驗(yàn)難度加大了,我們將整個(gè)實(shí)驗(yàn)圖分成三個(gè)部分，每個(gè)小組成員各自負(fù)責(zé)一部分。由于剛開始對(duì)面包板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了解得不夠透徹，所以電路連接還是有點(diǎn)困難，不知道從何處下手。經(jīng)過(guò)自己的摸索以及和同學(xué)討論慢慢地知道了面包板的結(jié)構(gòu)，電路連接也就順利了。

3、調(diào)試過(guò)程

完成電路后，我們進(jìn)行了電路調(diào)試，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了點(diǎn)問(wèn)題。因?yàn)橹皼]有分模塊測(cè)試電路的成功性，所以最后檢查電路時(shí)就比較困難。我們的鎖存電路和譯碼器電路一開始就挺成功的，問(wèn)題就出現(xiàn)在開關(guān)電路：清零后，不管按哪個(gè)按鍵都只是出現(xiàn)7，檢查完電路的各個(gè)方面后我們還是沒有解決好這個(gè)問(wèn)題。之后再老師的幫助下，利用探針檢查電路，終于找出了問(wèn)題所在，完善了實(shí)驗(yàn)電路。

四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

1、在使用仿真軟件設(shè)計(jì)電路時(shí)，要特別注意元器件的封裝，一旦出現(xiàn)封裝錯(cuò)誤，就會(huì)使得整個(gè)電路不能正常運(yùn)行，所以要格外細(xì)心小心。

2、在面包板上組裝電路的時(shí)候，要注意每個(gè)元器件管腳的排布，還有就是面包板并不是將元器件直接焊接到電路中的，所以常常會(huì)出現(xiàn)接觸不良而是電路時(shí)而工作穩(wěn)定時(shí)而失效的現(xiàn)象，所以安放元器件時(shí)要確保安裝牢固，不至于會(huì)掉出來(lái)，盡量避免是因?yàn)榻佑|不良而引起的電路工作不穩(wěn)定。

第二篇：74LS148四路搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告

目錄

1.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求…………………………………….3 2.設(shè)計(jì)方案…………………………………………….3 2.1 設(shè)計(jì)思路………………………………………3 2.2 設(shè)計(jì)原理………………………………………4 2.3 實(shí)現(xiàn)功能………………………………………4 3.硬件設(shè)計(jì)…………………………………………….5 3.1 各功能電路連線圖……………………………5 3.2 框圖和說(shuō)明……………………………………6 4.軟件設(shè)計(jì)…………………………………………….7 5.小結(jié)………………………………………………….8 6.參考文獻(xiàn)…………………………………………….9

設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

1.1 可同時(shí)供四名選手參賽，其編號(hào)分別是1-4，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)和選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，給節(jié)目主持人設(shè)置一控制開關(guān)，用于控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）搶答的開始。

1.2

搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能，搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，其編號(hào)立即所存，并在數(shù)碼管上顯示該選手的編號(hào)，同時(shí)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)一直保持到主持人主持人將系統(tǒng)清零為止。設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)思路 2.1.1 在給定

5V直流電源電壓的條件下設(shè)計(jì)一個(gè)可以容納四組參賽者的搶答器，每組設(shè)定一個(gè)搶答按鈕供參賽者使用。

2.1.2 設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)K（該開關(guān)由主持人控制），當(dāng)開關(guān)K被按下時(shí)，搶答開始（允許搶答），打開后搶答電路清零。

2.1.3 搶答器具有一個(gè)搶答信號(hào)的鑒別、鎖存及顯示功能。即有搶答信號(hào)輸入（參賽者的開關(guān)中任意一個(gè)開關(guān)被按下）時(shí)，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)生聲響。此時(shí)再按其他任何一個(gè)搶答器開關(guān)均無(wú)效，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持不變，直到主持人將系統(tǒng)清除為止。

2.1.4 開關(guān)K按下后，系統(tǒng)清零，由主持人發(fā)令，開始搶答。2.2 設(shè)計(jì)原理

2.2.1原理圖

2.2.2 設(shè)計(jì)原理

接通電源后，主持人將開關(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；主持人將開關(guān)置“開始“狀態(tài)，宣布”開始“搶答器工作。選手在搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、亮燈提示。如果再次搶答必須由主持人再次操作”清除“和”開始"狀態(tài)開關(guān)。

2.3 實(shí)現(xiàn)功能

一是選手按搶答按鈕，其編號(hào)立即所存，并在數(shù)碼管上顯示該選手的編號(hào)。二是封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。

三是優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人主持人將系統(tǒng)清零為止。硬件設(shè)計(jì)

3.1本課程設(shè)計(jì)，需要用集成電路：

74LS148,74LS279,74LS48和五個(gè)開關(guān)及其他元件，3.2各功能電路接線圖

電路連線圖

3.2 框圖和說(shuō)明

3.2.1 元器件

74LS48管腳圖

74LS148真值表

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。3.2.3 說(shuō)明：

當(dāng)主持人控制開關(guān)S按下時(shí)，RS觸發(fā)器的R端均為“0”，4個(gè)觸發(fā)器輸出1Q-4Q全部為零，同時(shí)74LS148的選通輸入端EI=0，使之處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)“S”抬起時(shí)，優(yōu)先編碼器處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工 5 作狀態(tài)，等待信號(hào)輸入端信號(hào)輸入，當(dāng)有選手按下時(shí)，比如“S0”按下時(shí)，74LS148的輸出Y2Y1Y0=000, 經(jīng)RS鎖存后，BI=1,74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=A2A1A0=000,經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示“0”.軟件設(shè)計(jì)

4.1 優(yōu)先編碼器工作原理

74LS148工作原理：該編碼器有8個(gè)信號(hào)輸入端，3個(gè)二進(jìn)制碼輸出端。此外，電路還設(shè)置了輸入使能端EI，輸出使能端EO和優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志GS。當(dāng)EI=0時(shí)，編碼器工作；而當(dāng)EI=1時(shí)，則不論8個(gè)輸入端為何種狀態(tài)，3個(gè)輸出端均為高電平，且優(yōu)先標(biāo)志端和輸出使能端均為高電平，編碼器處于非工作狀態(tài)。這種情況被稱為輸入低電平有效，輸出也為低電來(lái)有效的情況。當(dāng)EI為0，且至少有一個(gè)輸入端有編碼請(qǐng)求信號(hào)（邏輯0）時(shí)，優(yōu)先編碼工作狀態(tài)標(biāo)志GS為0。表明編碼器處于工作狀態(tài)，否則為1。由功能表可知，在8個(gè)輸入端均無(wú)低電平輸入信號(hào)和只有輸入0端（優(yōu)先級(jí)別最低位）有低電平輸入時(shí)，A2A1A0均為111，出現(xiàn)了輸入條件不同而輸出代碼相同的情況，這可由GS的狀態(tài)加以區(qū)別，當(dāng)GS＝1時(shí)，表示8個(gè)輸入端均無(wú)低電平輸入，此時(shí)A2A1A0=111為非編碼輸出；GS＝0時(shí)，A2A1A0=111表示響應(yīng)輸入0端為低電平時(shí)的輸出代碼（編碼輸出）。EO只有在EI為0，且所有輸入端都為1時(shí)，輸出為0，它可與另一片同樣器件的EI連接，以便組成更多輸入端的優(yōu)先編碼器。從功能表不難看出，輸入優(yōu)先級(jí)別的次為7，6，??，0。輸入有效信號(hào)為低電平，當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端無(wú)低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相對(duì)應(yīng)的輸入端的代碼。小結(jié)

本學(xué)期第十五周我們進(jìn)行了電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我們用一周的時(shí)間進(jìn)行了資料查找和實(shí)體設(shè)計(jì)，然后認(rèn)真寫了設(shè)計(jì)說(shuō)明。

本電路由鎖存器，編碼器，數(shù)碼管等構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)鎖存，清零等功能?？偨Y(jié)如下： 優(yōu)點(diǎn)：電路功能原理清晰，各項(xiàng)功能均達(dá)到了要求，顯示準(zhǔn)確，反 應(yīng)靈敏，無(wú)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象，基本滿足了普通競(jìng)賽的搶答要求。缺點(diǎn)：如果長(zhǎng)按住按鈕不放，主持人清零后將能獲得搶答權(quán)。改進(jìn)：可以更改促發(fā)器的類型，如使用jk觸發(fā)器代替，則長(zhǎng)按無(wú)效，或者在搶答端添加一個(gè)發(fā)光二極管，當(dāng)有人作弊，二極管就會(huì)亮，從而阻止選手長(zhǎng)按按鈕的缺陷。心得體會(huì)：通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)于74L系列有了更深的了解，知道功能表后，一切芯片都能得心應(yīng)手。而且，知道了搶答器的設(shè)計(jì)方法，以后可以設(shè)計(jì)任何多人搶答器。同時(shí)實(shí)物的制作也提升了我的動(dòng)手能力，實(shí)踐能力得到了一定的鍛煉。在摸索該如何設(shè)計(jì)電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過(guò)程中，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。在改進(jìn)電路的過(guò)程中，同學(xué)們共同探討，最后的電路已經(jīng)比初期設(shè)計(jì)有了很大提高。在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂，加深了我對(duì)設(shè)計(jì)方面的興趣。理論與實(shí)踐得到了很好的結(jié)合。參考文獻(xiàn)

1.童師白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，第三版.北京:高等教育版社，2001 2.閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，第四版.北京：高等教育版社，1998 3.呂思忠，《數(shù)子電路實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 4.鄭家龍，《集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程》 高等教育出版社 5.高吉祥《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 電子工業(yè)出版社 6.《數(shù)字電路應(yīng)用300例》 中國(guó)電力出版社

第三篇：plc控制四路搶答器課程設(shè)計(jì)

plc控制四路搶答器課程設(shè)計(jì)

市場(chǎng)上有許許多多種搶答器，但功能卻各不相同，電路也形形色色，而所選元件也各不相同。筆者設(shè)計(jì)了一款用plc控制的搶答器，該搶答器集搶答、聲音警示、燈光指示和計(jì)時(shí)于一身，借助較少的外圍元件完成搶答的整個(gè)過(guò)程，選用的是（OMRON）生產(chǎn)的C20p型PLC設(shè)計(jì)制作了四路搶答器，該設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單，容易理解掌握，且工作穩(wěn)定可靠?？傮w電路簡(jiǎn)單，易于制作。

1、系統(tǒng)工作原理 1．1 控制要求

（1）競(jìng)賽者若要回答主持人所提問(wèn)題時(shí)，須搶先按下桌上的搶答按鈕；

（2）綠色指示燈亮后，須等主持人按下復(fù)位按鈕PB5后，指示燈才熄滅；

（3）如果競(jìng)賽者在主持人打開SW1開關(guān)10 s內(nèi)搶先按下按鈕，電磁線圈將使彩球搖動(dòng)，以示競(jìng)賽者得到一次幸運(yùn)的機(jī)會(huì)；

（4）如果在主持人打開SW1開關(guān)10 s內(nèi)無(wú)人搶答，則必須有聲音警示，同時(shí)紅色指示燈亮，以示競(jìng)賽者放棄該題；

（5）在競(jìng)賽者搶答成功后，應(yīng)限定一定的時(shí)間回答問(wèn)題，根據(jù)題目難易可設(shè)定時(shí)間（如2 min）；

（6）當(dāng)主持人打開SW2開關(guān)后記時(shí)開始，如果競(jìng)賽者在回答問(wèn)題時(shí)超出設(shè)定時(shí)限，則紅色指示燈亮并伴有聲音提示，競(jìng)賽者停止回答問(wèn)題。1．2 選定輸入、輸出設(shè)備

輸入設(shè)備

輸入端子號(hào)

搶答按鈕 PB11 0000

搶答按鈕 PB12 0001

搶答按鈕 PB21 0002搶答按鈕

搶答按鈕 PB31 0004

搶答按鈕 PB32 0005

搶答按鈕 PB41 0006

搶答按鈕 PB42 0007

復(fù)位按鈕 PB5 0008

選擇開關(guān) SW1 0009

限時(shí)開關(guān) SW2 0010

輸出設(shè)備

輸出端子號(hào)

綠色指示燈L1輸出

0500

綠色指示燈L2輸出

0501

綠色指示燈L3輸出

0502

綠色指示燈L4輸出

0503

紅色指示燈L5輸出

0504

紅色指示燈L6輸出

0505

PB22 0003

電磁開關(guān)SOL輸出

0506

回答限時(shí)聲音輸出

0508

2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)［1～3］ 2．1 控制梯形圖

系統(tǒng)控制梯形圖如圖1所示。

2．2 工作過(guò)程

（1）由于0500使用他的自身觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)），在0000或0001閉合后仍保持在ON狀態(tài)（自鎖）。同時(shí)，將其常閉觸點(diǎn)串入其他各回路中，在0500接通后，他的常閉觸點(diǎn)打開，切斷其他搶答回路（互鎖）；

（2）0501，0502和0503以同樣方式動(dòng)作，自鎖繼電器在復(fù)位按鈕PB5再次動(dòng)作時(shí)將清零；

（3）機(jī)會(huì)選擇開關(guān)SW1使0009閉合后，10 s定時(shí)器TIM00啟動(dòng)；

（4）如果0500，0501，0502和0503在10 s定時(shí)器TM00動(dòng)作之前任何一個(gè)閉合，則0506變?yōu)镺N以示搶答成功，同時(shí)切斷10 s計(jì)時(shí)顯示輸出回路，否則輸出聲音提示，以示競(jìng)賽者放棄該題；

（5）常開觸點(diǎn)0009斷開后，自鎖繼電器和定時(shí)器TIM00將清零；

（6）搶答成功后，主持人閉合限時(shí)開關(guān)SW2使 0010閉合后，2 min定時(shí)器TIM01啟動(dòng)，時(shí)間到0505和0508閉合，紅燈亮并有聲音提示停止回答；

（7）常開觸點(diǎn)0010斷開后，定時(shí)器TIM01清零，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。2．3 程序指令

程序指令如表1所示。

2．4 外部接線圖

外部接線如圖2所示。

3、適當(dāng)擴(kuò)展

如果給電路加入適當(dāng)?shù)木?、譯碼器件，就可以將紅、綠燈指示變?yōu)橹庇^的數(shù)字顯示，對(duì)外圍電路稍加修改，就可以變成多路多人搶答器，如六路或十路等，改為多路多人搶答器，可以在梯形圖中再加入兩路或六路分支即可。去掉程序中的互鎖和搶答限時(shí)功能，可以將搶答器改成呼叫器，可以用在醫(yī)院的病房、工廠的車間等多種地方。

第四篇：基于fpga的四路搶答器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

一、課題設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)條件

1．工作基礎(chǔ)

（1）數(shù)字電路，模擬電路的學(xué)習(xí)；對(duì)所需使用的芯片管腳及

功能的了解；掌握了基本的數(shù)字電路設(shè)計(jì)流程。

（2）學(xué)會(huì)使用MAX+PLUS 軟件設(shè)計(jì)數(shù)字電路；

了解EDA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)。

2．實(shí)驗(yàn)條件

（1）提供有目標(biāo)芯片：FPGA-型號(hào)EP7128SLC84-15的實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)、數(shù)碼顯示器、二極管、三極管、鈕子開關(guān)；

（2）電路設(shè)計(jì)器件：

AND4、NOT、D觸發(fā)器等

二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

1.4人搶答器（四名選手分別為：R1，R2，R3，R4）；

2.主持人啟動(dòng)及復(fù)位開關(guān)HT;

3.七段顯示碼顯示選手的編號(hào)；

4.搶答器具有“互鎖”功能； 三 設(shè)計(jì)電路圖及仿真

該設(shè)計(jì)屬于較為復(fù)雜的中小規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，按照系統(tǒng)的功能要求和自頂向下的層次化設(shè)計(jì)思想，該搶答器可以分為三個(gè)模塊，他們分別為：搶答器控制模塊——IN，該模塊用于控制選手及主持人的動(dòng)作；編碼模塊——qiwei，用于將選手的編號(hào)編碼以便用數(shù)碼管顯示輸出；

（1）搶答器控制模塊IN的設(shè)計(jì)：

該模塊在任意一位選手首先按下?lián)尨疰I后，其輸出高電平給D鎖存器，并將輸出結(jié)果送至編碼器qiwei, 該模塊的主持人按鍵HOST按鈕可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。其原理圖為：

選手的輸出信號(hào)發(fā)出之后，需要把輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字，故需要加一個(gè)七位譯碼器。（2）七位譯碼器的設(shè)計(jì)：

通過(guò)編程定義生成了一個(gè)七位譯碼器：

生成此七位譯碼器的程序如下：

（3）生成完整設(shè)計(jì)圖：

兩個(gè)模塊進(jìn)行連接即得到最終的實(shí)驗(yàn)電路圖：

（4）設(shè)計(jì)圖的仿真：

對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真得到仿真圖如下：

從仿真結(jié)果可以看出符合功能要求。

（5）連接引腳圖：

根據(jù)設(shè)計(jì)圖選擇適當(dāng)?shù)囊_連接得到下圖的引腳圖

連接完引腳圖后，通過(guò)PROGRAMER即可通過(guò)開發(fā)板來(lái)進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證。最終通過(guò)多次的調(diào)試與驗(yàn)證，終于完成了實(shí)驗(yàn)。

四 心得體會(huì)：

本次實(shí)踐我認(rèn)為完成的比較艱辛，首先在上第一節(jié)課的時(shí)候，聽老師講到這門課程設(shè)計(jì)需要學(xué)到一些先修課程。但是單片機(jī)，PLC，F(xiàn)PGA我之前都沒學(xué)過(guò)，而且之前學(xué)的數(shù)電和模電也很多知識(shí)都有些記不清了。所以覺得特別慌，于是在第一節(jié)課后就在課下看老師給的參考資料。開始的時(shí)候覺得好多都不懂完全不明白講的是什么。后來(lái)在找了一些視頻之后對(duì)FPGA和MAX+PLUS平臺(tái)有了一定的了解。后來(lái)又在選擇電路的設(shè)計(jì)之前我認(rèn)真復(fù)習(xí)了《數(shù)字電子技術(shù)》，對(duì)試驗(yàn)中涉及到的器件進(jìn)行了重點(diǎn)復(fù)習(xí)；而且認(rèn)真學(xué)習(xí)了《MAX+PLUS11操作指南》，后來(lái)在實(shí)驗(yàn)室開放后每天都去做實(shí)驗(yàn)調(diào)試。最終能夠熟練地使用該軟件完成中小規(guī)模的集成電路。雖然準(zhǔn)備了不少，而且也自覺還是挺認(rèn)真盡力的，但是之前的課程學(xué)的不好還是挺傷的，對(duì)于一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)還是有挺多不太懂的，只能參考網(wǎng)上查到的資料去理解。

從開始做到成功共嘗試過(guò)三個(gè)項(xiàng)目，第一個(gè)比較簡(jiǎn)單算是熟悉軟件。本來(lái)是希望做好一個(gè)流水燈的但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)輸出電路太復(fù)雜，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試始終在仿真時(shí)打不到自己的要求，被迫作罷。最后選擇做4位搶答器，設(shè)計(jì)圖畫出來(lái)并沒有花費(fèi)太多時(shí)間，但是調(diào)試真是花了大量的時(shí)間，因?yàn)殚_發(fā)板的接線經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些接觸不良，導(dǎo)致即使仿真結(jié)果是對(duì)的，但是卻在開發(fā)板上達(dá)不到自己的要求。只能一步一步通過(guò)排除法來(lái)修改更換接觸不良的引腳。最終，終于解決了所有問(wèn)題完成了設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)不算特別高明特別復(fù)雜。但是畢竟是自己一點(diǎn)一點(diǎn)做出來(lái)的，所以還是覺得挺有成就感。

就具體收獲來(lái)說(shuō)，首先知識(shí)上，通過(guò)此課程設(shè)計(jì)，讓我復(fù)習(xí)了之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，同時(shí)讓我對(duì)FPGA有了一個(gè)整體的了解，對(duì)MAX+PLUS軟件也比較熟悉了。除此之外，我覺得在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中也鍛煉了我的耐心，讓我能比較專注的去做一件事情。而且經(jīng)歷了這次試驗(yàn)我認(rèn)識(shí)到電路設(shè)計(jì)是一個(gè)踏踏實(shí)實(shí)的過(guò)程，設(shè)計(jì)過(guò)程中我們需要循序漸進(jìn)，一步一個(gè)腳印，來(lái)不得半點(diǎn)馬虎和浮躁心理。

第五篇：八路搶答器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

八路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)

一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握搶答器的工作原理及其設(shè)計(jì)方法。

學(xué)會(huì)用Multisim8軟件操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

掌握設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法

二．實(shí)驗(yàn)要求

八路智力競(jìng)賽搶答器功能要求：

基本功能：

1．設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器，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0、1、2、3、4、5、6、7。

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

3．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，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)。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。

擴(kuò)展功能：

1．搶答器具有定時(shí)搶答的功能。當(dāng)節(jié)目支持人按下“開始”按鈕后，要求定時(shí)器立即倒計(jì)時(shí)，并在顯示器上顯示。

2．參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)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)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

3．如果定時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器上顯示00.三．實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)對(duì)功能要求的簡(jiǎn)要分析，將定時(shí)搶答器電路分為主題電路和擴(kuò)展電路兩部分。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答器按鈕

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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)搶答及報(bào)警功能。

比賽開始時(shí)，接通電源，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)顯示器上顯示設(shè)定時(shí)間。當(dāng)節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時(shí)將控制開關(guān)撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態(tài)，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)。若定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答。若選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，搶答器要完成以下四項(xiàng)工作：1.優(yōu)先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)； 2.揚(yáng)聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意； 3.控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答； 4.控制電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢時(shí)，主持人操作控制開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一輪搶答。

上述方案所示搶答器的工作過(guò)程：主持人按動(dòng)開始搶答的開關(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)，此時(shí)完成計(jì)時(shí)功能。

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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．實(shí)驗(yàn)器材

?元器件：74LS48，72LS192，74LS279、74LS148、74LS00、74LS08、74LS32、NE555、CC4511各幾個(gè)，數(shù)碼管三個(gè)，發(fā)光二極管一個(gè)，開關(guān)、電阻、電容若干

?

仿 真：Multisim8仿真軟件

五．實(shí)驗(yàn)步驟

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。

74LS148是一八線-三線優(yōu)先編碼器，該編碼器由8個(gè)信號(hào)輸入端，3個(gè)二進(jìn)制輸出端，輸入輸出均為低電平有效。EI為輸入使能端，低電平有效，當(dāng)EI為低電平時(shí)，編碼器處于工作狀態(tài)；EO為輸出使能端，只有在EI=0，且所有輸入都為1時(shí)，輸出為0；GS表征編碼器的工作狀態(tài)，當(dāng)且僅當(dāng)EI為低電平，且輸入至少有一各為有效電平時(shí)，GS才有效。因此，可根據(jù)EI、EO、GS功能擴(kuò)展端的特點(diǎn)，對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)控制。編碼器在搶答電路中功能是判斷搶答者的編號(hào)。

74LS279是由4個(gè)RS鎖存器組成，且均為與非門構(gòu)成的RS鎖存器。其中，1S和3S有兩個(gè)輸入端，S1和S2均為相與的關(guān)系。本設(shè)計(jì)中，將S2均接高電平，僅利用S1控制輸出。其引腳圖如圖四所示，下表為SR鎖存器的功能真值表，值得注意的是S和R不能同時(shí)為高電平，否則輸出不確定。

74LS48為七段顯示譯碼器。該集成譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。BI/RBO為滅燈輸入，當(dāng)BI=0時(shí)，所有字形熄滅。LT為試燈輸入，當(dāng)LT=0且RBO=1時(shí)，顯示字形為8，常用于檢測(cè)自身的好壞。RBI為動(dòng)態(tài)滅燈輸入，當(dāng)LT=1，RBI=0且輸入均為0時(shí)，輸出均為低電平，數(shù)碼管“滅零”。

譯碼器74LS48輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管。七段顯示譯碼器一般與七段數(shù)碼顯示器相連，共同構(gòu)成四輸入端的數(shù)碼顯示電路。

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

2.定時(shí)電路設(shè)計(jì)

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1所示，真值表如表5所示。圖1 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。

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)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2所示，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。

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

圖2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)電路如下圖所示。

工作原理： 555構(gòu)成秒脈沖產(chǎn)生電路為計(jì)時(shí)電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關(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。搶答開始，主持人打開開關(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．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，需要完成以下三項(xiàng)功能：

a.主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時(shí)，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

答工作狀態(tài)。

b.當(dāng)競(jìng)賽選手按動(dòng)搶答鍵時(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)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。

4.搶答器整體電路

通過(guò)控制電路將搶答、定時(shí)電路進(jìn)行連接后，構(gòu)成了搶答器電路的整體設(shè)計(jì)，總電路圖如圖17所示：

主電路：

數(shù)字電子設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

六，實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1．主持人將開關(guān)撥到開始的位置，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答狀態(tài)。2.在30秒內(nèi)當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵，搶答電路和定時(shí)電路停止工作，同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)選手的編號(hào)。

3.如果在30秒內(nèi)無(wú)人搶答，搶答電路和定時(shí)電路停止工作，選手再按搶答鍵，將不會(huì)顯示編號(hào)，同時(shí)定時(shí)電路顯示00.七．實(shí)驗(yàn)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Multisim8仿真進(jìn)行仿真，以及如何使用面包板進(jìn)行實(shí)物制作，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Multisim8操作相對(duì)較簡(jiǎn)單，因此在仿真過(guò)程中較為順利。但仿真軟件的操作環(huán)境比較理想化，實(shí)物操作時(shí)會(huì)受到部分因素的干擾，例如在仿真電路中電路完全沒有問(wèn)題，但當(dāng)焊接好實(shí)物后，定時(shí)電路與搶答電路單獨(dú)運(yùn)行都沒有問(wèn)題，但互相反饋時(shí)互相干擾。最終通過(guò)與互相討論，請(qǐng)教老師，解決了問(wèn)題。

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)。