四路抢答器课程设计

《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学号系（部）电气信息工程系指导教师实训时间实训报告评语等级：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30w，烙铁头是铜制。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、Q3、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“+5V”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LH↑H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，12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）芯片74LS2174LS21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（RI＋2R2）C〕。PR荡器，振荡频率fo＝1．43／〔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