第一篇：智力競賽搶答器_eda_課程設(shè)計_報告電路圖 - 副本（大全）

燕 山 大 學 EDA課程設(shè)計報告書

智力競賽搶答器

姓名：李學森 班級：08電子信息工程3班 學號：080104020063 成績：

一、設(shè)計題目：智力競賽搶答器

二、設(shè)計要求：.五人參賽每人一個按鈕，主持人一個按鈕，按下就開始； 2.每人一個發(fā)光二極管，搶中者燈亮； 3.有人搶答時，喇叭響兩秒鐘； 4.答題時限為10秒鐘，從有人搶答開始，用數(shù)碼管倒計時間，0,9,8…1，0；倒計時到0的時候，喇叭發(fā)出兩秒聲響。

三、設(shè)計內(nèi)容：

1．設(shè)計方案：主持人控制總開關(guān)，主持人置高電平后，系統(tǒng)進入準備工作。有人搶答時，相應(yīng)的二極管發(fā)光，同時數(shù)碼管開始倒計時，且喇叭響兩秒鐘。當?shù)褂嫊r再次到0的時候，喇叭再響2秒鐘。我設(shè)計的方案由五個高低電平控制相應(yīng)的發(fā)光二極管，第六個用于主持人復位。由二極管控制數(shù)碼管和其中一個喇叭，再由數(shù)碼管控制另一喇叭。因此把整個課題分成四個模塊：搶答器、10s倒計時器、分頻器、2s計時器。

2．模塊①： 搶答器

control為置零端，主持人控制，L1-L5由每位選手控制。Q1-Q5為發(fā)光 二極管，主持人置低電平后,Q1-Q5都被置零。當主持人置為高電平時，搶答開始，搶答成功者對應(yīng)的二極管發(fā)光，通過與門將cp信號封鎖，并輸入低電平到DFF中，則其他選手再次按鍵時結(jié)果不會改變，實現(xiàn)了一人搶答后，其他人不能再做答。主持人按H清零后即可再次搶答。此模塊的仿真波形如下：

仿真說明：

當CONTROL為高電平時，即主持人按鍵以后，L1最先搶答成功，顯示L1是高電平，使其對應(yīng)的二極管發(fā)光

模塊②：十秒倒計時器

此十秒鐘倒計時器是由74190與7448組成的十進制減法計數(shù)器，它保留預制置數(shù)端、CP信號端、計數(shù)輸出端，TNUP置高電平進行減法計算，其余的端口都置為0。LDN是置零端，當它等于1的時候，74190有效，倒計時開始。當輸出0、9、--1時，D觸發(fā)器輸出結(jié)果總是0，不影響CP信號。當輸出從1到0時，D觸發(fā)器輸出結(jié)果為1，則CP信號被封鎖。此時倒計時器保持在0不變。若要重新開始，則把LDN置0即可。

此模塊的仿真波形如下： 仿真說明：

P為1的時候開始倒計時，輸出結(jié)果0，9，8…0。最后保持0不變。模塊③：732分頻器

三個74160十進制計數(shù)器組成一個732進制的計數(shù)器，一個732HZ的脈沖分頻成1S的脈沖給兩秒計時器和十秒倒計時器提供時鐘脈沖，當計數(shù)到732時三個計數(shù)器的LDN同時置零，重新開始計數(shù)。

此模塊的仿真波形如下：

仿真說明：

一個732HZ的脈沖通過分頻器被分頻成1S的脈沖。模塊④：2秒計時器

如圖將74160接成2進制計數(shù)器，輸出端和CP用與門連接，當clrn輸入0時o1—o4輸出0；clrn輸入1，CP脈沖通過，計數(shù)器開始計數(shù) ；當計數(shù)到2時，輸出端通過與門使CP信號封鎖，使計數(shù)器保持在2不變。

此模塊的仿真波形如下： 仿真說明：無?？?/p>

電

路

：仿真波形圖如下： 仿真圖形說明:當CONTROL為1的時候，即主持人按鍵以后,player5搶答成功，顯示L5是1，對應(yīng)的二極管發(fā)光。YA、YB、YC、YD、YE、YF、YG數(shù)碼管顯示，倒計時開始。SPEAK1為1，喇叭響2秒鐘。當?shù)褂嫊r結(jié)束時，SPEAK2為1，喇叭再響2秒鐘。當CONTROL再被置0的時，輸出被清零，可以重新開始。

四、設(shè)計結(jié)論

軟件仿真正確后，把它下載到可編程邏輯器件中去，通過硬件連接，仿真正確，說明此軟件設(shè)計合理。

五、心得體會

帶著欣喜與疲倦，我們結(jié)束了兩周的EDA課程設(shè)計，回想剛拿到題目時候的困惑與緊張，出現(xiàn)錯誤時的反復修改冥思苦想，設(shè)計電路正確可進行模擬時不正常顯示的不知所措，心急氣憤……。當最后看到自己的勞動成果與題目相符時，最終松了一口氣的輕松喜悅！通過這兩個星期的EDA課程設(shè)計，不但使我熟悉了EDA課程設(shè)計的基本思想和基礎(chǔ)知識，初步掌握了其應(yīng)用軟件MAX-Plus的使用，而且更為深入的體會了數(shù)字電路在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的重要地位，通過簡單的電路設(shè)計，提高了我得獨立思考能力，通過連結(jié)實驗箱增強了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學到的知識，此次課程設(shè)計讓我認識到高新技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，讓我看到了EDA技術(shù)功能的強大，也讓我認識到掌握他們的重要性，同時也看到了自己的差距與不足，我知道只有今后自己努力學習，拓寬自己的知識面，才能更好的掌握這項技術(shù)，也才能適應(yīng)社會的發(fā)展。我很感謝學校能給我們這次進行EDA課程設(shè)計培訓,熟悉一些基本知識培養(yǎng)我們獨立思考，動手能力和創(chuàng)新思維的機會，同時向一直輔導和幫助我們的老師們表示感謝，謝謝你們的耐心指導。我一定會更加努力學好這門課程。

第二篇：四人智力競賽搶答器課程設(shè)計報告

一、設(shè)計題目

四人電子搶答器

二、設(shè)計功能

1．基本功能

（1）搶答器同時供4名選手比賽，分別用4個按鈕key5 ~ key8表示。（2）設(shè)置一個系統(tǒng)重置和搶答控制開關(guān)start（key1），該開關(guān)由主持人控制。

（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在數(shù)碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

2.擴展功能

（1）搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（30秒）。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時。

（2）參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

（3）在設(shè)定的搶答時間內(nèi)如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，3.自主功能

（1）搶答器具有自動計時功能，當有選手搶答答題時間（10秒）自動開始。（2）報警電路設(shè)計：當答題時間和搶答時間將到或結(jié)束（還剩3秒時）發(fā)出蜂鳴聲結(jié)束答題。

（3）每個選手有一個記分板，答對題目可以由主持人控制start鍵給予加分。每加一分響一次。

（4）長按start可以自動準備計時和系統(tǒng)清零，短按開始計時和暫停。

三、原理電路設(shè)計：

1、方案

搶答電路：使用74175作為鎖存電路，當有人搶答時，利用鎖存器的輸出信號號將時鐘脈沖置零，74175立即被鎖存，同時蜂鳴器鳴叫1s，這時搶答無效，使用74148作為編碼器，對輸入的型號進行編碼。輸出在共陽數(shù)碼管顯示

主持人電路：

（1）利用2個74168計數(shù)器作為倒計時的芯片，當主持人按下?lián)尨鸢粹o時，2個74168被置29，同時將開始倒計時。假如在30秒內(nèi)有人搶答，則計數(shù)器停止倒計時，將鎖存器鎖存，禁止選手搶答，蜂鳴器鳴叫一秒，停止倒計時。

（2）利用4個74160分別控制4位選手的得分，分別顯示在4個共陽數(shù)碼管。每得1分響一下

（3）start鍵輸出后分為兩路，一路是進入key模塊，一路控制30秒倒計時。其中為了區(qū)分重置計時電路和暫停計時電路。根據(jù)線路的特點，一個接到T觸發(fā)器進行短按控制，一個只接到除顫電路通過100hz的控制進行長按控制。

顯示電路和分頻電路上課老師講的很具體明了就不一一詳敘。

2、單元電路設(shè)計（1）、鎖存器電路的設(shè)計

鎖存器電路采用以74175為中心的鎖存器系統(tǒng)，當4個搶答輸入端中出現(xiàn)低電平輸入時信號時，鎖存器立即鎖存，禁止搶答，其原本為4個高電平的輸出端也變成3高一低，可以利用一個4輸入與非門將其與非，再接一個非門后，可以與74175的時鐘信號相與非，使得CLK端的輸入信號為底電平，從而阻止其余選手的搶答，從而達到鎖存的目的74175的真值表如下：

鎖存器的單元電路設(shè)計如下：

（2）、編碼器電路的設(shè)計

編碼器采樣74148作為編碼芯片，將輸入的信號進行編碼，然后輸出2二進制碼，由于74175為優(yōu)先編碼其，故需要將其未用到的高優(yōu)先級的端和74175的輸出的4與非端進行連接，避免在無人搶答時輸出型號。74ls148的真值表如右圖：

編碼器電路如下：

（4）、倒計時電路的設(shè)計 1.30秒倒計時

倒計時電路采用74168作為倒計時芯片，分別并將其輸入端置2和9，clk信號輸入端采樣1hz的信號輸入。同時可以使長按重置，短按暫停和開始。主要是通過key板塊的T觸發(fā)器完成的。

倒計時單元電路如下：

2.10秒倒計時

倒計時電路采用74168作為倒計時芯片，并將其輸入端置9，clk信號輸入端采樣1hz的信號輸入。

然后在外部通過1、2、3、4的與門輸入，key_done控制T觸發(fā)器輸出保持脈沖再通過5、6、7號線的或門來控制一個開始的輸入實現(xiàn)搶答后的自動開始計時。

（5）、蜂鳴器的設(shè)計

通過或非門、與門和或門的控制使得在倒計時器在倒數(shù)最后三秒時響。到0時停止聲響。

（6）、記分電路

通過4個74160的分別控制4個顯示器。輸入端時key板塊后面的輸出。

3、整體電路。

四、電路和程序調(diào)試過程與結(jié)果：

本電路在連接后，經(jīng)測試，各部分的功能均能實現(xiàn)，顯示正確。

五、總結(jié)

本電路使用了鎖存器，編碼器等構(gòu)成，倒計時電路使用了74168等電路實現(xiàn)倒計時，并利用使能端及門電路，實現(xiàn)各項鎖存，鳴叫，清零等功能，總結(jié)如下：

優(yōu)點：電路功能原理清晰，各項功能均達到了要求，顯示準確，反應(yīng)靈敏，無競爭冒險現(xiàn)象，基本滿足了普通競賽的搶答要求。

缺點：必須長按選手鍵才能加分。

心得體會：

1.開始根據(jù)書上的提示想實現(xiàn)電子搶答器的基本功能，結(jié)果一個都不能實現(xiàn)。然后利用仿真才知道書上的key板塊電路的與非門和或門的使用是錯的。改正之后才能實現(xiàn)電子搶答器的基本功能。

2.在設(shè)計倒計時電路時，開始現(xiàn)在網(wǎng)上找到了一些資料。當時書上推薦的是74190.最后經(jīng)過試驗，我感覺74168更能滿足我的需要。在完成30秒倒數(shù)的時候.我覺得不如在答題期間也加上一個10秒的倒數(shù)。對此，我開始也想大改一下電路。后面一想也不用，就把原來的電路不顯示就可以了。

3.在設(shè)計完倒計時電路之后，我參考了設(shè)計數(shù)字鐘的報時功能，加以改進讓我的倒計時在倒數(shù)3秒的時候能倒計時。但是出現(xiàn)一個問題就是0秒的時候會一直響，這樣開始還沒計數(shù)的時候會很麻煩。這個時候我加以取巧，使得在1秒的時候才響。這樣才算解決了這個問題。

4.設(shè)計加分器的時候，我開始設(shè)計的是每次加分是每個都加分，后面實在想不出來，就用1、2、3、4號線分別控制一個74160.但是這樣的話每次加分有一套很復雜的按鍵順序。后面刪減了一些，變成長按選手鍵才能加分的結(jié)果。

5.設(shè)計完30秒倒計時的時候，要一個單獨的按鍵才能置位，但是暫停還是利用start鍵，然后我分析了一下，把reset鍵直接和start鍵用一條線。這樣，利用T觸發(fā)器實現(xiàn)了長按start鍵重置時間，短按可以暫停和開始。這個有點類似ios系統(tǒng)的清理后臺軟件。

6.最后我的一項設(shè)計就是完善倒計時電路，我想讓每個倒計時都能自動開始。之前的30秒搶答器已經(jīng)完成，就剩下10秒的搶答器。這次我用的是實驗的方法把我認為的可以完成這項自動開始的設(shè)計都試了一下。最后利用一個置位，兩個開始才能完成這個自動。在這一塊的原理分析，我做的不是很好，主要是實驗，因為有些地方感覺和我原來在書里學的不太一樣。

通過這次課程設(shè)計，我很感謝老師在課程開始的時候?qū)ξ覀兊幕A(chǔ)指導，每堂課都隨堂解答同學們的疑問。同時對于數(shù)字電路知識有了更深的了解，尤其是對數(shù)字邏輯芯片的性能和使用方面的知識有了進一步的研究。感覺原來學的理論知識結(jié)合了實踐才是真正的學會了。而且，做完之后，看到自己的成果那么豐富，我覺得那種收獲的快樂很好，使得我對今后的學習更加充滿興趣。

第三篇：數(shù)電EDA課程設(shè)計智力競賽搶答器

燕山大學

EDA課程設(shè)計報告

姓 名：馬晨宏

學 號：050104020076 班 級: 05級電子信息工程3班 日 期：2007年11月12日

成 績：

一、設(shè)計題目：智力競賽搶答器

二、設(shè)計要求：.五人參賽每人一個按鈕，主持人一個按鈕，按下就開始； 2.每人一個發(fā)光二極管，搶中者燈亮； 3.有人搶答時，喇叭響兩秒鐘； 4.答題時限為10秒鐘，從有人搶答開始，用數(shù)碼管倒計時間，0,9,8…1，0；倒計時到0的時候，喇叭發(fā)出兩秒聲響。

三、設(shè)計內(nèi)容：

1．設(shè)計方案：主持人控制總開關(guān)，主持人置高電平后，系統(tǒng)進入準備工作。有人搶答時，相應(yīng)的二極管發(fā)光，同時數(shù)碼管開始倒計時，且喇叭響兩秒鐘。當?shù)褂嫊r再次到0的時候，喇叭再響2秒鐘。我設(shè)計的方案由五個高低電平控制相應(yīng)的發(fā)光二極管，第六個用于主持人復位。由二極管控制數(shù)碼管和其中一個喇叭響，再由數(shù)碼管控制另一喇叭響。因此把整個課題分成四個模塊：搶答器、倒計時器、計時器、秒脈沖生成器。

2．模塊一：搶答器

I6為置零端，主持人控制，i1-i5由每位選手控制。o1-o5為發(fā)光二極管，主持人置低電平后,o1-o5都被置零。當主持人置為高電平時，搶答開始，成功者對應(yīng)的二極管發(fā)光，通過與門將cp信號封鎖，并輸入到DFF中，則其他選手在按鍵時，輸出不會有影響，則實現(xiàn)了一人搶答后，其他人不能再做答。若重新開始則主持人再按i6清零即可。

此模塊的仿真波形如下：

仿真說明：

當i6為1時，即主持人按鍵以后，i5最先搶答成功，顯示o5是1，使其對應(yīng)的二極管發(fā)光，然后主持人清零，o5變成零，可以再次搶答。

模塊二：十秒倒計時器

此十秒鐘倒計時器是由74168組成的十進制減法計數(shù)器，它只保留預制置數(shù)端，CP信號端，計數(shù)輸出端，其余的都置為0。Ldn是置零端，當它等于1的時候，74168有效，倒計時開始。當輸出0、9、--1時，D觸發(fā)器輸出結(jié)果總是1，不影響CP信號。當輸出從1到0時，D觸發(fā)器到上升沿，輸出結(jié)果為1，則CP信號被封鎖。此時倒計時器保持在0不變。若要重新開始，則把Ldn置0即可。

此模塊的仿真波形如下：

由圖可見，Ldn為1的時候開始倒計時，輸出結(jié)果0，9，8…0。最后保持0不變，符合題目要求。模塊三：2秒計時器

如圖將74160接成2進制計數(shù)器，輸出端和CP用與門連接，當clrn輸入0時o1—o4輸出0；clrn輸入1，CP脈沖通過，計數(shù)器開始計數(shù)。而計到2時，輸出端通過與門使CP信號封鎖，使計數(shù)器保持在二不變。此模塊的仿真波形如下：

由圖可見，當clrn為1的時候，開始計時。0、1、2、到2停止。當clrn被置零后，輸出也被置零，則可以重新計時。

模塊四：秒脈沖生成器

三個74160十進制計數(shù)器組成一個732進制的計數(shù)器，一個732HZ的脈沖分頻成1S的脈沖給兩秒計時器和十秒的倒計時器提供秒脈沖，當計數(shù)到732時三個計數(shù)器的ldn同時置零，重新開始計數(shù)。

此模塊的仿真波形如下：

由圖可見，一個732HZ的脈沖通過分頻器被分頻成1S的脈沖，給兩秒計時器和十秒的倒計時器提供秒脈沖。2.總電路說明：

仿真波形圖如下：

仿真圖形說明:當S為1的時候，即主持人按鍵以后,i5搶答成功，顯示ou5是1，對應(yīng)的二極管發(fā)光。a、b、c、d、e、f、g數(shù)碼管顯示，倒計時開始。Ou6為1，喇叭響2秒鐘。當?shù)褂嫊r結(jié)束時，ou7為1，喇叭再響2秒鐘。當S再被置0的時，輸出被清零，可以重新開始。

四、硬件實踐結(jié)果

軟件仿真正確后，把它下載到可編程邏輯器件中去，通過硬件連接，仿真正確，說明此軟件設(shè)計合理。

五、改進措施

用按鈕（需要加防抖動電路）和與門代替五個高低電平，會有助于實際應(yīng)用。

六、心得體會

帶著欣喜與疲倦，我們結(jié)束了兩周的EDA課程設(shè)計，回想剛拿到題目時候的困惑與緊張，出現(xiàn)錯誤時的反復修改冥思苦想，設(shè)計電路正確可進行模擬時不正常顯示的不知所措，心急氣憤……。當最后看到自己的勞動成果與題目相符時，最終松了一口氣的輕松喜悅！通過這兩個星期的EDA課程設(shè)計，不但使我熟悉了EDA課程設(shè)計的基本思想和基礎(chǔ)知識，初步掌握了其應(yīng)用軟件MAX-Plus的使用，而且更為深入的體會了數(shù)字電路在現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中的重要地位，通過簡單的電路設(shè)計，提高了我得獨立思考能力，通過連結(jié)實驗箱增強了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學到的知識，此次課程設(shè)計讓我認識到高新技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，讓我看到了EDA技術(shù)功能的強大，也讓我認識到掌握他們的重要性，同時也看到了自己的差距與不足，我知道只有今后自己努力學習，拓寬自己的知識面，才能更好的掌握這項技術(shù)，也才能適應(yīng)社會的發(fā)展。我很感謝學校能給我們這次進行EDA課程設(shè)計培訓,熟悉電子CAD一些基本知識培養(yǎng)我們獨立思考，動手能力和創(chuàng)新思維的機會，同時向一直輔導和幫助我們的老師們表示感謝，謝謝你們的耐心指導。我一定會更加努力學好這門課程。

第四篇：智力競賽搶答器申請報告

電子工程學院課外學分申請書

題目：智力競賽搶答器

班

級：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學

號：

11311110114

專

業(yè)：

自動化

實 驗 室：

開放實驗室

設(shè)計時間：2015 年4月 16日

審批意見：

指導教師：

吳華杰

錄

1．智力競賽搶答器基本功能：…………………………………………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、智力競賽搶答器基本功能：

1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1 ~ S8表示。2.設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S9，該開關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號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，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(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)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，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：

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

參考文獻：

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

第五篇：多路智力競賽搶答器

湖南工學院

多路智力競賽搶答器設(shè)計報告書

課程名稱：多路智力競賽搶答器 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) 班級名稱：電信0702 設(shè)計人 ：裴書茂 學號 ：402070220 指導老師： 設(shè)計時間：

湖南工學院

（課程設(shè)計任務(wù)書目錄）

前言 ???????????????? 1 設(shè)計功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設(shè)計 ????????????? 3 電路設(shè)計 ??????????????? 4 1)搶答電路設(shè)計 ???????????? 4 2)定時電路設(shè)計 ???????????? 53)報警電路設(shè)計

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

前 言

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

電子學是一門應(yīng)用很廣泛的科學技術(shù)，發(fā)展及其迅速。要想學好這門技術(shù)，首先是基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學習，然后要技術(shù)訓練，進而培養(yǎng)我們對理論聯(lián)系實際的能力，設(shè)計電路的能力，實際操作的能力，以及培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實驗結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產(chǎn)品的理解。

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

數(shù)字電路具有很多的有點：（1）便于高度集成化。由于數(shù)字電路采用二進制，因此單元電路的結(jié)構(gòu)簡單，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。數(shù)字信號用二進制表示，數(shù)字電路的識別能力強。

（3）（4）（5）數(shù)字信息便于長期存放。

數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強，成本低。

保密性好。數(shù)字信息容易進行加密處理，不易被竊取。

設(shè)計功能要求

一、功能要求

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

2、給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。

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

4、搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設(shè)定為30秒，當主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計時，并顯示。選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。

二、設(shè)計步驟與要求

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

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

3、測試所設(shè)計搶答器的邏輯功能，滿足各項功能要求。

4、畫出整機邏輯電路圖。

5、寫出設(shè)計報告。

搶答器框架設(shè)計

定時搶答器的總體框圖（如圖

1.1）所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。

圖1 如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置;開始“狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。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)。

電路設(shè)計

一、搶答電路設(shè)計

設(shè)計電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。

圖2 工作過程：開關(guān)S置于”清除“端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當開關(guān)S置于”開始“時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（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)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。

表1

二、定時電路設(shè)計

節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，選用十進制同步加減計數(shù)器74LS192進行設(shè)計，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。

原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個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實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個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實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號

圖3 由時鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結(jié)合我們的實際經(jīng)驗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、報警電路設(shè)計

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

控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示?？刂齐娐沸杈哂幸韵聨讉€功能。

主持人閉合開關(guān)揚聲器發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計時電路進入正常狀態(tài);參賽者按鍵時 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作;搶答時間到 ,無人搶答 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作

圖4

四、時序控制電路設(shè)計

時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能。

1)主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。

2)當參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

圖5 3)當設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，定時和定時電路停止工作。

根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號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：主持人控制開關(guān)從”清除“位置撥到”開始"位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相，A＝1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q＝1，經(jīng) G3反相，A＝0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求。當定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。

元器件介紹

一、74LS148功能介紹

在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時，已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級高的輸入信號編碼，優(yōu)先級低的信號則不起作用。74148是一個八線-三線優(yōu)先級編碼器。

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是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。

CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預置輸入控制端，異步預置。CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出。BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。

圖7

圖8

仿真電路實驗

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實現(xiàn)搶答功能，由于軟件局限，報警電路沒有在仿真當中。

實物制作

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。做出的實物沒有預期的好。這也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

嚴格按照線路的設(shè)計進行焊接，首先焊接過孔，在對元器件進行焊接。焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點的表面要平滑、有光澤。焊點完全冷卻前，不可移動。電烙鐵不用時要放置于電烙鐵架上，并隨時保持烙鐵頭的清潔。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：

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

心得體會

通過這次設(shè)計，我的理論知識掌握得更扎實，動手能力明顯提高。同時，通過網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學到許多在書本上沒有的知識，也認識到理論聯(lián)系實踐的重要。在制作當中遇到了許多以前沒遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問題。制作好以后，雖然基本符合設(shè)計要求，但我們總覺得欠缺點什么。這次設(shè)計，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問題，計時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候沒有完成整體電路的調(diào)試，這也為最后的實物調(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。我深刻認識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設(shè)計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。在整個設(shè)計到電路的焊接以及調(diào)試過程中，我個人感覺調(diào)試部分是最難的，由于在印制電路板的時候效果不好出現(xiàn)很多的斷線，這讓整個焊接和調(diào)試很麻煩。調(diào)試是一個經(jīng)驗的積累過程，沒有經(jīng)驗是不可能在短時間內(nèi)將其完成的，可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧！

鳴謝

感謝老師的耐心指導；

感謝同學的幫助；

感謝湖南工學院電信系實驗老師的大力支持；

感謝湖南工學院對我的支助。

參考文獻

宋樹祥《高頻電子線路》北京大學出版社

謝自美《電子線路設(shè)計?實驗?測試》華中科大出版社