数显抢答器的设计与制作邓敏.docx
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数显抢答器的设计与制作邓敏
鄂州职业大学
毕业设计(论文)
课题名称:
数显抢答器的设计与制作
系部名称电子电气系
专业班级应用电子班
指导教师汪建立
学生姓名邓敏
完成时间:
2011年3月8日至2011年5月20日
初稿时间:
2011年5月10日
定稿时间:
2011年5月20日
目录
1、设计电路功能的要求
2、设计电路原理框图
3、电路逻辑原理图及工作原理
4、各单元电路原理及逻辑设计
5、电路安装与调试说明
6、对电路的改进意见
7、收获体会及建议
8、设计参考资料
1设计电路功能要求
要求设计一个八路数显抢答器,抢答器具有数据显示功能。
系统外没有清除/开始键,由主持人控制,数字抢答器具有30S内抢答有效功能。
本设计采用中小规模集成电路实现。
1、抢答器同时供8名选手或8个代表比赛,分别用8个按钮S0—S7表示
2、设置一系统清除/开始控制开关,该开关由主持人控制。
3、抢答器具有数据锁存和显示功能。
即抢答者按动本组按键,组号应立即在LED显示器上显示,并封锁其他组的按键组号,同时扬声器发出报警声提示。
选手实行优先锁存。
优先抢答选手组号一直保持到主持人将系统清除为止。
4、数字抢答器定时为30S内进行,当主持人启动“开始”键,30S定时器开始工作,同时扬声器发出短暂的声响。
5、抢答器在30S内进行抢答,则抢答有效。
如果超过30S定时,无抢答者,则本次抢答无效。
系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
2设计电路原理框图
如图1所示为总体方框图。
3电路逻辑原理图及工作原理
如图3-1所示为电路逻辑原理图。
其工作原理为:
接通电源后,主持人将开
关拨到“清零”状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设
定时间;主持人将开关置“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。
定时器倒
计时,扬声器给出声响提示。
选手在定时时间内抢答时,抢答器完成;优先判断、
编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二
次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”
和“开始”状态开关。
4、各单元电路原理及逻辑设计
4.1抢答器电路
如图4-1所示为必做实验电路参考图。
电路选用优选编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。
该电路主要完成两个功能;一是分辨出选手的先后,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,其按键操作无效。
工作过程:
开关S置于“清除”端时,RS触发器的R,S端均为0、4个触发器输出置0,使74LS48的优先编码工作标志端=0,使之处于工作状态。
当开关S置于“开始”时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下
时,74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO=1,七段显示电路74LS48处于工
作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR=1,使74LS48优先编码
工作标志端=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,
74LS148的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性,如有再镒抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进下一轮抢答。
图4-1抢答器电路图
4.2拓展实验电路参考图
如图4-2为拓展实验电路。
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3-1所示。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供;74192的预置数控制端实现预置数,由节目主持人根据抢答题目难易程度提供,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY=7-SEG上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
4.3集成器件引脚功能及真值表
74LS192引脚排列及功能表
5、电路安装与调试说明(实验中遇到问题及解决办法及所采取的措施)
由于我们只在接触面包板的机会少,对它的性能不是很了解,不能很好的运用它,实验中遇到了很多困难,不过经过学习我们对面包板有了很好的了解,而且能够运用它。
实验中出现了一下问题:
当我们连接好电路时,发现共阴数码管BS201并不显示数字,二极管也不发光,开关也接错了。
解决方法:
经过检查发现电路中所有芯片的没接+5V和0V。
我们把各芯片的+5V引脚接上+5V,把接地引脚接地,把开关接正确。
解决上面问题后共阴数码管BS201能显示数字,二极管也能发光,可是数码管只能显示数字0、2、4、6;
解决方法:
我们再次检查电路,结果发现74LS148芯片的15号引脚没接+5V,我们用导线将其接到+5V上,电路终于正常工作了。
做拓展试验时,电路接完后发现共阴数码管BS201能显示的数字不正确。
解决方法:
通过检查电路发现74LS148芯片上的置数引脚有一个接错了。
我们用导线将其连接正确。
6、对电路的改进意见(含创新内容及构思)
1)在抢答器电路中的8个开关上各串联一个小喇叭,当有人抢答时可以发出“哒…”的提示音,可以使主持人在第一时间找到抢答者。
2)可采用板载蜂鸣器。
7、收获体会及建议
做数字电路综合实验不仅是前面所学知识的一种检验,也是对自己能力的一种提高。
可以提高自己的动手能力。
在实验中我们遇到许多问题,但经过努力我都一一解决了,最后完成的试验任务,通过这次试验我对数字电路有了新的认识,知道理论和实践是有很大的差异的。
我们要不断的提高自己的动手能力,才能在今后的工作中得心应手。
8、设计参考资料
8.1寇戈等《模拟电路与数字电路》北京:
电子工业出版社、2004.1
8.2王远《模拟电子技术》北京:
机械工业出版社,2000.8
8.3阎石《数字电子计数基础》北京:
高等教育出版社,1996
8.4沈嗣昌《数字系统设计引论》北京:
高等教育出版社,1999
8.5童诗白《模拟电子技术基础》北京:
高等教育出版社,1988。
毕业设计(论文)成绩评定表
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