四路抢答器课程设计

1、 电子技术课程设计实训报告 题 目 四路抢答器 学生姓名 专业班级 电子科学与技术1042班 学 号 系 （部） 电气信息工程系 指导教师 实训时间 2012.6.11-2012.6.22 实训报告评语等级： 评阅人： 职称： 年 月 日一、 实训目的1、培养动手能力，在实践中加强对理论知识的理解。2、掌握对电子元器件识别，相应工具的操作，相关仪器的使用，电子设备制作、装调的全过程的方法。3、掌握查找及排除电子电路故障的常用方法。4、学习使用proteus、protel电路仿真与设计软件，动手绘制电路图。二、实训设备及仪器1、电烙铁：焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁，功率为30 w，烙铁

2、头是铜制。2、螺丝刀、镊子等必备工具以及练习焊接时用的铜丝。3、锡丝：由于锡熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固，焊点光亮美观。4、松香，导线，剥线钳等其它需要用到的工具。5、相关实验项目所需的电路板，电子元件等。三、实训要求1、识别不同的电子元器件的规格和种类，熟练掌握焊接技术。2、按照电路图设计合理安排元器件的位置，连接好电路，对接口进行焊接，完成对指定功能的测试。未达到测试要求的重新调试，直至排除故障。四、实训电路设计1、电路设计框图设计思想：<1> 接通电源后，显示器显示“0”状态，抢答器处于禁止状态。此时, 若有人抢答, 为违规抢答LED不显示器显示其编号,定

3、时器显示不变。<2> 主持人将开关置于“计时”状态，宣布“开始”抢答，抢答器工作, 定时器倒计时, 选手们有9秒的时间“选择”或“放弃”，优先选择者, 编号锁存, 编号显示, 倒计时停止。<3> 若在9秒内无人抢答，抢答无效。则需要由主持人再次操作“置数”和“计时”状态开关。2、部分电路设计1.芯片4511（图1）2.数码管(共阴) （图2） 3.芯片74LS175（四D触发器）四D触发器内部具有四个独立的D触发器，四个触发器的输入端分别为Di，D2，D3，D4，出端相应为Qi，Qi；Q。，Q2；Q。，Q3；Q4，Q。四D触发器具有共同的时钟C端和共同的清除端，这种D触

4、发器又称寄存器，它可以寄存数据。当C脉冲未来到时，D触发器输出端的状态不因输入端状态的改变而改变，起到寄存原来的数据的作用。同时，74ALS175为一四路的锁存器， CP 引脚输入上涨沿时， 当 1D-4D 被锁存到输出端（1Q-4Q） 。在 CLK 其他状态时，输出与输入无关。四D触发器具有共同的时钟C端和共同的清除端，这种D触发器又称寄存器，它可以寄存数据。 电路通电后，按下复位按键 主持人开关，Q0、Q1、Q2、Q 3、 输出低电平。电路进入 筹办状态。这时候，假设有按键 A 被按下，Q0的输出将由低电平变成高电平，使 Q0 输出的高电平经过与非门U3A 驱动数码管使数码管预示 1（选手

5、 的编号） ，同 时使/Q0(Q0 非)输出为低电平经过与门 U4A 输出低电平， 此低电平与时钟脉冲经 过与非门 U3A 形成一个上涨沿作为 74LS175CLK 的输入。 因为 74LS175 是下降 沿触发的，故按下除复位之外的不论什么的按键都将不会发生电路状态的变化， 即输入被锁定。达到了既定的功能方针。74LS175的引脚图及功能表如: （图3）说明：将D触发器74LS175的16脚接“+5 V”电源，8脚接“地”。4.芯片74LS19274LS192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。电路可以进行反馈，很容易被级联，即把借位输出端和进位输出端分别反馈到

6、后级计数器的减计数输入端和加计数输入端即可。其引脚排列图及功能表为：（图4）其真值表： MRPLCPUCPD工作模式HXXX清除LLXX预置LHHH保持LHH加计数LHH减计数说明：H=高电平 L=低电平 X=不定（高或低电平） =由“低”“高”电平的 跃变引脚功能表： CPU 计数芯片时钟脉冲输入 CPD 倒计时时钟脉冲输入 MR 异步主复位（清除）输入 PL异步并行负载（低电平）输入 Pn并行数据输入838电子 Qn 触发器输出（附注b ） TCD 终端倒计时（借）输出（注b ） TCU 终端数最多输出5.芯片74LS1074LS10是3输入与非门，含3个门电路： 1,2,13为输入端，1

7、2为输出端; 9,10,11 为输入端,8 为输出端; 3,4,5 为输入端, 6为输出端;管脚图：（图5）6. 芯片74LS21 74LS21是四输入与门，含两个门电路： 1,2,4,5,为输入端，6为输出端； 9,10,12,13为输入端，8为输出端； 管脚图：（图6）用上述介绍的芯片构成抢答部分，其仿真图为：（图7）8.芯片NE555抢答器电路由 NE555 接成音多谐振荡器，其中 R1=R2=47K，扬声器通过 10UF 的电容器接在 NE555 IC 的 3 脚与地（GND）之间。 C1=0.01UF。其中 555 构成多谐振 （RI2R2）C

8、。PR 荡器，振荡频率 fo143 为控制信号，当 PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 555 构成的多谐振荡器的工作原理如图 ，接通电源 Vcc，电容 C 上的电压 uc 在 2/3Vcc 和 1/3Vcc 之间来回充电和放电，从而使电路产生振荡，输出矩形脉冲。555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.555属于CMOS工艺制造. 555引脚图介绍如下:1 地 GND 2 触发 3 输出 4 复位 5 控制电压 6

9、门限(阈值） 7 放电 8 电源 Vcc555组成的多谐振荡器：（图8）其工作原理图：（图9） 倒计时电路：五总电路仿真图：（正确抢答显示） 图9超时抢答显示：（图10）六实训心得：在设计之前，参考了许多相关的资料，在设计中又参考了网上的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。 但着手设计时，又出现了许多未预料到的问题，例如元件的选择：在选择编码器时，是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型，选择哪个作编码器。经过查找，选择了74LS192，因为想用数字的形式显示抢答者的编号，所以选

10、择了数码显示管，但数码显示管不能直接，数码显示管需要由TTL或CMOS集成电路驱动，所以在TTL还是CMOS集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了COMS，用它将输出的二进制代码译成相对应的高、低信号，用其作为数码显示管的驱动信号，数码显示管显示出相对应的选手编号。在控制电路中，根据设计需要选择了555定时器。在一些设计原理上也遇到了许多新问题。发现当电源接通后，不能正常进行倒计时，经过老师与同学的指导，我们知道是555的脉冲频率过大所致，并进行了修改。 通过这次四路抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。两周的课程设计，留给我

11、印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出现问题比较多，在555元件和74LS192元件的连接的调试的时候出现了问题，在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的烦琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，那时心中就有点灰心，有时还特别想放弃，此时更需要静下心来，更仔细的查找原因。总之，这次实验过程中我受益匪浅，在摸索我和我的搭档实现了课题所要求的结果。培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力，更让我体会到实现电路功能喜悦。同时，我也体味到了学习的重要性，学会了坚持和努力，也体味到了合作的