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最后,我想让计数器倒数到0时有灯光显示和响铃的提示,所以我用一个或非门电路给发光二极管和响铃一个高电平,从而实现发光和发声的作用。
这就是我的智力竞赛抢答器的大体思路。
3设计方框图
4各部分电路设计及参数计算
4.1抢答电路
4.1.1抢答电路原理图
图4.1抢答电路原理图
4.1.2抢答电路电路介绍
此部分电路是由4组抢答者按钮S1,S2,S3,S4,主持人控制按钮S5,74LS76型双精度JK触发器,74LS25或非门电路构成的,能实现数据的输入,输出,对数据进行锁存的功能。
此电路是利用JK触发器来实现屏蔽控制的,JK触发器为边沿触发器,所以其有时使能端RD,可以用其来清零,实现主持人的清零控制。
通过CP来控制JK触发器的开通和关断的,当令CP当无人抢答时,Q1-Q4均输出0,,把Q1-Q4端用一个或非门相连,得到一个高电平,则当S1闭合,即第一组抢答,与门S1通过把高电平送给CP,使触发器工作,此时Q1输出高电平,与Q2,Q3,Q4或非得到低电平,使CP均为0,达到了一组抢答其余3组无效的屏蔽功能。
4.2组别显示电路
4.2.1组别显示电路原理图
图4。
2组别显示原理图
4.2.2组别显示电路分析
此部分电路是为了实现裁判桌上的分组显示,由74LS32或门,7448译码器,330电阻网络,七段显示译码管组成。
A端出线的或门接Q1,Q3。
B端出线端Q2,Q3。
C端接Q4。
当S1闭和,Q1=1,则DCBA=0001,所以显示1。
当Q2闭和,则DCBA=0010,显示2。
Q3闭合,则Q3=1,DCBA=0011,显示3,当S4闭和后,则Q4=1,DCBA=0100,显示4。
4.3灯光显示电路
4.3.1灯光显示电路原理图
图4.3灯光显示原理图
4.3.2灯光显示电路电路分析
此电路是实现各组独立灯光显示的电路,为四个发光二极管共阳极连接,当Q1-Q4某一输出端向其输出高电平,则该输出端发光二极管发光。
4.4555多谐振荡电路
4.4.1多谐振荡电路原理图
图4.4多谐振荡原理图
4.4.2多谐振荡电路与分频电路分析
555定时器构成的多谐振荡器,接通电源后,电容C被充电,VC上升,当VC上升到3/2VCC时,触发器被复位,同时放电BJTT导通,此时VO为低电平,电容C通过R2和T放电,使VC下降。
当VC下降到1/3VCC时,触发器又置位,VO为高电平。
4.4.3参数计算
f=1.43/(R1+2R2)C=4096
令C=0.22UF得令R1=600ΩR2=Ω
4.5分频电路
4.5.1分频电路原理图
图4.5分频电路原理图
4.5.2分频电路电路分析
此电路为串行进位方式,其工作原理为:
RCO=ETQAQBQCQD正常时RCO=0CP2=1;
当Q4Q3Q2Q1=1111PCO=1,CP=0,有一个下降沿,但无作用,当Q4Q3Q2Q1=0000时,RCO=0CP=1,则有一个上升沿为74161提供一个触发脉冲,则下一位计数器计一个数.
4.6倒计时显示电路
4.6.1倒计时显示电路
图4.6倒计数显示电路原理图
4.6.2计时显示电路分析
当开关闭合前,74192置20,但当开关闭合后74192不再置数,而变为计数器,倒计时,7448译码显示器开始从20往后倒计时.
4.7发光发声电路
图4.7发光发声电路原理图
4.7.1发声电路分析
此电路为发声发光电路,当计数器倒回零后,给发光二极管发光,使灯亮,又使喇叭响.
5工作过程分析
我对该题目分析后进行了设计,其过程如下:
原CP为接地等于0,则把Q1、Q2、Q3、Q4的或非为1,当任意抢答者按下按钮时,则CP输入为一个高电平JK触发器1个上升沿,例如当S1闭合,则J=1,K=1,所以Q1=1,则二极管发光,则Q1、Q2、Q3、Q4的或非等于0,所以CP1——CP4均为0,实现当其它的抢答者抢答时均无效的控制。
由于Q1——Q4接或门,74LS192的LD端为低有效,所以当Q1——Q4等于0时,即无人抢答,经过或非门给74LS192振荡器的电平为低电平,则74LS192置数,当有一个触发后,74LS192LD低电平端接入高电平,则停止置数,开始计数,从而实现竞赛抢答的倒计时功能,在Q1——Q4端接入7448译码器及共阴极的七段译码显示器来实现裁判台上的公共组别显示,555振荡器产生一个4096的脉冲,f=1.43/(R1+2R2)C,由3个74LS161的16进制分频器进行分频后产生1HZ的脉冲,使74LS192开始计数,当倒计时到0时,经连接的或门使二极管发光,表示时间到。
最后,如过要进行下一轮的比赛,则由主持人按动复位开关,使比赛从新开始。
6元器件清单
序号
名称
型号
数量
1
JK触发器
74LS76
2
555振荡器
3
双4输入与非门
74LS21
4
四2输入或非门
74LS25
5
七段译码器
74LS48
6
开关按钮S
7
扬声器
8
LED七段数码显示器
9
电阻
42
10
电容
11
三极管
12
译码管
74LS47
13
四位二进制减计数器
74LS192
14
发光二极管
15
四位二进制同步计数器
74LS161
16
六反相器
74LS04
、
7主要元器件介绍
7.174LS76双精度JK触发器
图7.1管脚图
JK真值表
J
K
Qn
O
I
翻转
7.274LS161十六进制计数器
7.2.174LS161逻辑功能测试
74LS161是中规模集成同步十进制加法计数器,具有异步清零和同步预置数的功能。
使用74LS161通过置零法或置数法可以实现任意进制的计数器
计数器74LS161的功能如下:
1.清零:
当清零端为低有效时,Q0=Q1=Q2=Q3=0。
2.预置:
当预置端为低有效时,在CP脉冲的上升沿作用下,计数器的输出端仍然输出预置的数据。
3.锁存:
当使能端为低有效时,计数器停止工作,为锁存状态。
4.计数:
当使能端EP=ET=1时,为计数状态。
图7.2.174LS161
时钟CP
异步清0
同步置数
EP
ET
工作状态
×
×
不工作
↑
清零
0
1
置数
0
保持
1
计数
表7.2.1计数器74LS161的功能表
7.374LS192十进制可逆计数器
74LS192是同步十进制可逆计数器,它具有双时钟输入,并具有清除和置数等功能,其引脚排列及逻辑符号如下所示:
图7.374LS192
图中:
PL为置数端,低有效;
CPU为加计数端,高有效;
CPD为减计数端,TCU为非同步进位输出端,低有效;
TCD为非同步借位输出端,也为低有效;
P0、P1、P2、P3为计数器输入端,MR为清除端,Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。
此图为74LS192的功能表:
输入
输出
MR
P3
P2
P1
P0
Q3
Q2
Q1
Q0
d
c
b
a
加计数
减计数
7.47448七段显示译码器
7448七段显示译码器输出高电平有效,用以驱动共阴极显示器。
该集成显示译码器设有多个辅助控制端,以增强器件的功能。
7448的功能表如表5.3.4所示,它有3个辅助控制端LT、RBI、BI/RBO,现简要说明如下:
1.灭灯输入BI/RBO
BI/RBO是特殊控制端,有时作为输入,有时作为输出。
当BI/RBO作输入使用且BI=0时,无论其它输入端是什么电平,所有各段输入a~g均为0,所以字形熄灭。
2.试灯输入LT
当LT=0时,BI/RBO是输出端,且RBO=1,此时无论其它输入端是什么状态,所有各段输出a~g均为1,显示字形8。
该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏.
图7.47448
小结
一周的实习已经能接近尾声,心情很复杂,课程设计和期末考试给予了我们双重压力,几乎使我们喘不过气来,但课程设计这一周真的使我明白了许多,知道了自己学习的书本知识只是电自领域的皮毛,但又是那么的重要,知道自己的眼界是多么的狭窄,只是注重学习课本,而对其他知识几乎不曾摄掠,该实习给我们提供了一个平台,让我们去探索,去展示。
“智力竞赛抢答器”是我这周的设计题目,刚开始,仅仅是因为有趣,对设计思路无从下手。
其后,我到图书馆查阅了大量相关资料,有去了网吧查找了解了其基本知识,对其原理有了一个大致的了解,也有了基本思路,当小组激烈讨论后,大家集思广义,终于在我们的努力之下,抢答器的思路明确了,每个人都按自己独有的思路及所祥知的元器件去认真的实现每一部分电路,去探索研究,不懂的就翻书,再不懂就拿出来讨论,终于,在自己的努力之下,自己的设计图纸被展现在眼前,,有时会惊讶于自己实现的方法多么巧妙,有时又会觉得某一部分画蛇添足,总是在设计思路和器件的海洋中徜徉,有时会看着图纸想,怎么给一个cp脉冲呢?
怎么实现有一个抢答,其余无效呢?
怎么来实现到计时呢?
跟随着自己的思路来检验。
在思路设计时,我也遇到很多问题,例如用与非门连接而不符和电路的逻辑,而使后续电路紊乱,均不可实现,在老师的细心指导下,我把它改成了或门,实现了其功能,我知道设计电路更需要十分的耐心,因为每一步都决定下一步,环环相扣,所以,我设计更加谨慎,在设计中,我努力培养严谨的作风,认真的去了解每一个器件,努力完成老师布置的每一项任务,争取把每一个器件,每一部分电路弄懂,使其更好的实现其总体功能。
此次设计让我受益匪浅,了解了自己知识的局限性,了解了团队力量如此之强大,了解了努力之后,会有一种带着汗水滋味的笑让人回味,感谢老师在课设过程中的谆谆教诲,感谢学校提供如此好的契机让我们锻炼。
致谢
在本次设计中,老师和同学都给了我莫大的帮助,我要真心说一句:
“感谢你们。
”
我首先要感谢我们的张老师,在实习的这一周时间里,天天都能看见您忙碌的身影,为我们每一个人逐个答疑,对于我们一张张漏要洞百出的设计图纸,您总是耐心细致,逐一分析,找出其问题,又帮我们找出最简的解决方法,老师您辛苦了,真的很感谢您这些天对我们的帮助,您让我们开拓了视野,知道电子设计的世界是多么神奇,您严谨的工作作风也给我留下了很深的印象,我要想您一样做一个对工作兢兢业业,对学问严谨求实的人。
其次我感谢我身边一直帮助我,鼓励我同学,在我遇到不懂问题的时候,在我灰心丧气没有自信的时候,是你们一直在我身边鼓励我,支持我,在我为了自己的一点点成绩而沾沾自喜的时候,是你们告诉我不许骄傲。
最后,谢谢帮助过我的所有老师同学。
参考文献
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[6]张宪,王春娴.电子元器件的选用与监测问答.北京:
化学工业出版社,2006
附录A1逻辑电路图
附录A2实际接线图
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