数字智力竞赛抢答器Word格式文档下载.docx
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(5)其它。
二、方案设计与论证
原理分析:
1.抢答器
(1)抢答器同时供七名选手或七个代表队比赛,分别用八个按钮S0~S6表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(3)抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
(4)抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30s)。
当主持人启动“开始”键后,定时器进行减计时。
(5)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
(6)如果定时时间已到,无人抢答,该次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
2.计分器
(1)设置三个开关,分别具有清零,加十,减十功能的开关,该开关有主持人控制。
(2)计分器具有锁存和显示功能,即主持人按下开关时,执行相应的功能。
方案1:
采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。
这样虽然比较简便,但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。
方案2:
采用D触发器和译码器来完成抢答部分。
虽然元件较多,但在实现锁存功能时可以简单的实现。
经过对比两方案的优缺点,决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2,在实际制作过程中不容易出现错误,即使电路出现故障也容易检查,所以选择方案二。
三、单元电路设计与参数计算
1.抢答器
采用74ls148,74ls192和74ls48组成的,该部分主要完成两个功能:
一是分辨选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;
二是禁止其他选手按键操作无效。
选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能,所组成的电路图如下所示。
这个电路的工作原理过程:
当主持人控制开关sw2置于“清零”端时,RS触发器的R非端均为0,4个触发器输出(Q4--Q1)全部置0,使74ls148的BI的非=0,显示器灯灭:
74ls148的选通输入端ST的非=0,使之处于工作状态,此时锁存电路不工作。
当主持人把开关Sw2置于“开始”时,优先编码器和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,等待输入端的信号,当有选手将键按下时(比如按下按钮5),74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010,YEX的非=0,经RS锁存后,CTR=1,BI的非=1,经74ls148译码后,显示器显示为“5”。
此外,CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平,封锁其他按键的输入。
如果再次抢答需有主持人将Sw2开关重新“清除”,电路复位。
7路抢答器
2.计分器
计分电路有数码管,74ls192、71ls48和开关组成。
主持人可根据回答的正确与否选择加十或者减十。
当比赛需要重新计分时,可按下清零开关。
电路原理如下
四、仿真过程与仿真结果
抢答器电路原理图和计分器电路原理图在在仿真软件protues上进行仿真;
仿真图分别如下:
图4.1
图4.2
(图4.2中的三个开关从左至右的功能以此是清零,加十,减十)
仿真的结果是初步正确,开始进入实践。
五、总原理图及元器件清单
1、总原理图(如图所示)
2、元件清单
序号
器材名称及型号规格
领用数量
单位
1
74ls48
5
个
2
74ls192
3
四脚轻触按键
12
4
公阴数码管
10k电阻
9
6
15k电阻
7
68k电阻
8
100欧电阻
6脚自锁开关
10
11
74ls279
74ls148
13
74ls10
14
74ls04
15
单排针
16
10uf电容
17
104瓷片电容
18
555定时芯片
19
In4001
20
Lm7805
21
330uf电容/25v
22
Led灯
六、安装与调试
终于在一步一步的努力中将电路板做出来了,然后将一个一个元器件安装在了电路板上,接着用电烙铁,缓慢又细心的焊好每一个元器件。
虽然看起来还不是很熟练,而且还不是那么美观、到位,不过至少全部焊上去了。
焊好全部元件以及跳线后。
我们为电路板接通了连接电脑的USB电源,一步一步的检查着每一步工作有没有做好。
检查完毕后,就按上开关。
可惜发现,数码管没有全部亮起来,只有其中的一部分亮了,而且还显示着让人搞不懂的数字。
很明显,问题很大。
首次性能测试以失败告终。
但我没有因此就放弃了。
慢慢的对照着PCB上面的图,看着一条条的线,生怕哪条跳线就这么漏了。
结果还真的就是几根线给忽略了,没有用导线连到。
又仔细检查了一下,竟然连复印版这个环节也出问题了,有几条线路没有复印到电路板上。
问题终于找到一点点了,我用了好几条导线,用电烙铁一个一个的连起来了。
再次检查,再次测试,终于数码管显示有了很多。
但是按下开关,却没有按照原本指定的内容跳变。
这次问题大了,从何查起也不知道。
经过好几次的检查,比如更换芯片,重新加焊锡,还有换其他的数码管。
问题还是出现在这,没多大变化。
随着时间的过去,我的电路板还是没能完成老师所要求的任务。
最终的安装,基本上还过得去。
但在调试这一步就做得不是很好了。
基本上就调不出来。
所以故障没被全部查出来,就只能把问题想得明白点了。
七、性能测试与分析
在通过安装与调试后,虽然没能完成所要求的任务,但至少也做出来了一点点。
在性能测试当中,我发现不管按下哪个开关,灯都还是亮着,说明电路导通都还正常。
而数码管的显示却随着一直在跳变。
经过分析与测试,这可能是出现乱码或者是对于电路板焊接等各方面的问题结合起来的。
我发现在抢答器这一块上,数码管基本上能显示,可是没能按正常使用,出现故障。
我就在觉得可能是芯片74ls48出现错误了。
结果对照了图,还真的是放错位置,在进行修正后。
发现还是没多大效果。
才知道问题不出现在这。
我发现数码管没能全部显示,用手一压,竟然变可以了。
在想是不是数码管显示有问题,难道是数码管坏了?
我就换了一个数码管,结果发现都是一样的结果。
后来问了其他同学,他们说这是因为我们所选的数码管跟老师所发配的数码管型号是不一样的吼。
才知道,原来还这么麻烦了。
结果没办法,也不知道是为什么了,只能将错就错了。
搞不好还不一定是这个的错。
所以这个故障一直就没被排除。
所以抢答器的性能还是没能做到。
然后又进一步对计分器的电路板进行分析,才发现,都有一个问题,就是数码管就只会亮一部,不会全部亮。
但这个比较好一点,至少在按下四脚开关的时候,数字一直在增加,然后还实现了清零、复位的功能。
但就是有点乱,数字跳得很快。
一下子可以从“1”跳到“3”。
或者是从“4”跳到“7”。
发现有点乱码了。
通过分析,可能是因为电路板焊接不好,或者是哪边的线没弄好,或者是接触不良,很多种原因聚集到了一起才搞成这样的多种问题。
要全部查出故障所在,真的是太有难度了。
所以,次故障还是没有被排除。
此次的性能测试,恐怕也没能按照预算那么令人满意了。
八、结论与心得
完成本次课程设计的过程,是一个从无到有的过程,因为以前没有过类似的课程设计,对于这个课程设计最终的结果不是我个人所得的,刚开始,我根本就不懂到底要干嘛,不知该从何下手。
还不太明白电路是如何做出来,更不知道要怎么连接它,并且对其原理也还是懵懵懂懂的。
不过,幸运的是,在我身边有着一群好同学,还有老师,在他们的讲解和帮助下,以及我仔细阅读设计的题目和要求,阅读设计指导书,再到图书馆和网上查找资料,总算是有点眉目了。
最终我终于将整个电路板一步一步的做出来了。
即使最终的调试结果有点出乎意料,并没有像想象中的那么完美,甚至差距有点大,不过我已经尽了我最大的努力去做了。
我想我已经收获到了一定的成功了。
埋头苦干的过程是苦涩的,在书山中查找资料的过程是疲倦的,但当课程设计完成时,那感觉是甜蜜的,没有耕耘,拿来得收获的喜悦,不懂付出怎么能知道回报的快乐,一分耕耘一分收获,有付出才会有回报。
我想这几天的学习与努力将为我以后的学习带来更多的启发,会让我更加的明白,实践才是检验真理的唯一标准,让我更加懂得电子世界的神奇所在,我会继续努力的。
下次争取做得更好。
九、参考文献
1、童诗白,华成英,《模拟电子技术基础》(第四版).北京:
高等教育出版社
2、阎石,《数字电子技术基础》(第五版).北京:
高等教育出版社
3、赵保终,《中国集成电路大全》(TTL集成电路).国防工业出版社
4、柳淳,《电子爱好者入门要诀》(技能篇).中国电力出版社.2001
5、康光华主编.《电子技术基础》(数字部分),高等教育出版社
6、胡锦主编.《数字电路与逻辑设计》,高等教育出版社
7、秦曾煌等编著《电工学电子技术》高等教育出版社2004年版第六版
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