电子技术综合实验课程设计-智力竞赛抢答器设计.docx

华州之力士学课程设计（综合实验）报告（20122013年度第一学期）名称：电子技术综合实验题目：智力竞赛抢答器设计院系：电气与电子工程学院班级：通信1103学号：Ill0321学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2014年1月2日目录一、课程设计（综合实验）的目的与要求4二、设计框图及电路系统概述42.1 设计框图42.2 系统概述4三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算43.1 主持人操控台43.2 计时器：53.3 抢答电路63.4 分数控制电路（需要六个）73.5 使用到的片子：8四、调试过程及结果分析114.1 加法、减法器114.2 倒计时器为零后无法抢答124.3 关于电路的初始化124.4 关于片子的选择134.5 正确抢答时13五、设计、安装及调试中的体会135.1 设计135.2 安装135.3 调试145.4 总结14六、参考文献14附录（设计流程图、程序、表格、数据等）14流程图14子电路15总电路（见大页附录）16电子技术综合实验任务书一、目的与要求1 .目的1.1 综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1.2 注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1 .3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。1.4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2 .要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2.2 根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2.3 3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2. 4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。3. 5学会撰写综合实验总结报告。4. 6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。2.7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1 .移位寄存器型彩灯控制器2 .智力竞赛抢答器3 .电子拔河游戏机4 .交通信号灯控制器5 .数字电子钟6 .电子密码锁7 .电子秒表8 .数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计（实验）内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在MUltiSiln上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求L学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。9 .预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。10 在MUItiSiln软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式综合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1 .设计方案的正确性与合理性；2 .实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；3 .总结报告；4 .答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；5 .设计过程中的学习态度、工作作风和科学精学生姓名：指导教师：年月日一、课程设计（综合实验）的目的与要求1、设计制作一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。设置一个“系统复位”按钮和一个“抢答开始命令”按钮供主持人使用2、电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出“抢答开始命令”后，若参赛者按下抢答按钮，就显示最先抢答者的组号，指示抢答有效，并以声音警示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按钮，也显示抢答者的组号，但指示抢答无效，并以声音警示。要求确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。3、在发出“抢答开始命令”后开始计时，经过规定的抢答时间后若没有人抢答，就发出“抢答时间到”信号，以声光警示，并锁定输入电路使各路抢答信号无法再输入。4、设置计分电路，开始时每组预置为100分或其它，答对一次加10分，答错减10分。二、设计框图及电路系统概述2.1 设计框图电路可以分为四个部分（选手抢答器、主持人开关台、计分器、计时器）2.2 系统概述1、本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一抢答信号之后应立即将电路的输入封锁，使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出“抢答开始命令”后才有效，否则无效。2、当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组号。还可用鉴别出的第一抢答信号控制音频振荡器工作，给以警示。3、计分电路可采用3位七段数码管显示，由于每次都是加或减10分，故个位总保持为0,只要十位和百位作加减计数即可，可采用两级十进制加/减计数器完成。三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算3.1 主持人操控台改进前的开关：调试后的开关:3.2 计时器：从主持人宣布开始后30秒若无人抢答亮灯并发出警示74192的预置数控制端由主持人控制实现预置数，当主持人端为低电平时,741sl92置数;当主持人端为低电平时,电路开始倒计时。当有人抢答时，即经抢答电路与门、D触发器以及六个电路相与为低电平（现用开关J2模拟）时停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，时序电路报警，并通过与门与电路的D触发器的输入端的二进制与门相连，使电路锁定之后选手抢答无效，（修改后的电路见电路4.2下图只是倒计时器）。图中使用J2开关模拟选手抢答前后的情况，以确定在连接电路时当选手抢答后倒计时停止。V 8 Ng28 S ASst 8* SuZxoa < dDA S3/ 8f So § &3.3 抢答电路开关R：复位（'0'复位）开关S：开始（'0'开始；'1'未开始）1、每个抢答器用的是一个二输入与门（74LS08）和一个D触发器（74LS74）2、抢答电路简述：每个与门电路一个输入端与其所在同一条电路的抢答开关相连。六个D触发器的输出端Q非进行六与门运算（使用两个三输入与门74LSIl和一个二输入与门74LS08）后再经过一个RS锁存器与每个电路的与门电路的另一输入端相连，构成反馈电路，实现所存功能。D触发器的D端和RP端与1'相连。3、具体过程：主持人按动复位开关R后，所有的Q非端都为'1;有人抢答时该人所对的D触发器时钟出现一个上升沿，Q非变为'0',六与门输出变为'0'返回给输入端的二输入与门所有人对应的D触发器时钟为'0'再有人按动开关后不会发生变化实现锁存功能4、错误抢答简述：使用一个D触发器（U12）,六输入与门电路与非门相连接入U12时钟控制端，开始开关S与U12的D相连，其他部分同其他D触发器。5、具体过程：主持人拨动复位开关R后U12的输出端Q为'0',当主持人未拨动开始开关S时开关为高电平，有人抢答时U12时钟有一个上升沿，U12的输出Q变为F',红灯亮起同时报警器开始报警；当主持人拨动开始开关S后（S为低电平）有人抢答，U12得到上升沿但是输出Q不变依旧为低电平,不会发生报警。74LS74N74LS74N74LS74N74LS08D4tS74N3.4分数控制电路（需要六个）U7A74LS08DU7B口74LS08DU7CD74LS08D74LS08D74LS08D74LS74NU13A74LS74NU6ADIG_BLUE74LS11D74LS08DU11A74LSllD74LS74D正确抢答部分改进后图见4.574LS148N2.5 V74LS04DU12A> ICLK开关A：加十分开关B：减十分开关RlO0：置初试分数为100每个计分电路采用两片74LS192,74LS192是可逆十进制计数器。开关R（在总电路中为R100）与LD端相连，CR端为低电平按下RlOO后可实现把分数置为100的功能。抢答的选手将有效抢答信号输入到计分电路（选手抢答有效，即抢答器代表该组选手的D触发器的输出Q为高电平，下图中使用VCC代替选手已抢答，来检测计分器是否可以正常工作）与主持人控制的开关A和开关B,共同控制计分器的加分和减分。开关A、B分别于叩、down端相连实现加十分，减十分功能。D触发器没有实际功能只是在置数时保证个位的'0'可以显示，由于在总电路中太占位置故删除了。5VU6A rFb-，一H2-.一CLR -OO CDoAD1 od2JP»幽触 YOWD U7A 74LS74DU3 4 U5 raiara pl 蹩 I k.I RGDR日HX DIG REDU7A 74LS74D74WIieaKey =&Key = B一'7 U-SOC74LS00D74LS192D74LS19如-4- MD-SGN3.5使用到的片子：74LS74.74LS148>74LS192>74LSo0、74LSO8、74LS1K74LSO4、七段数码管1、优先编码器74LS14874LS148为8线-3线优先编码器，表4.1.1为其真值表，表4.1.2为其功能表,图4.1.1为其管脚图。215314474LS1481351261171089图351.174LS148管脚图表3.5.1.274LS1488线一3线二进制编码器真值表输入输出STMINl眄加3MIN5/叫网1XXXX1I1110IlllIlll111100XXXXSXXX0000010XXXXxxl001010X«XXX011010010XXXXWOlll011010XXXo5Illl100010XXOlIlll101010XOllWIlll110010DlllIlll1110174LS148工作原理如下：该编码器有8