課程設(shè)計(jì)---數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)(存儲版)
【正文】 555 定時(shí)器 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化原理圖如下，它由 3個(gè)阻值為 5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器 C1 和 C基本 RS 觸發(fā)器、放電 BJT 以及緩沖器 G 組成。由基本 RS 觸發(fā)器的邏輯功能可知， Q=D。當(dāng) Sd=0 且 Rd=1 時(shí)，不論輸入端 D 為何種狀態(tài)，都會使 Q=1， Q =0,即觸發(fā)器置一；當(dāng) Sd=1 且 Rd=0 時(shí)，觸發(fā)器的狀態(tài)為 0， Sd 和 Rd 通常又稱為直接置 1 和置 0 端。 晶體三極管的電流放大作用 晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。方案二的設(shè)計(jì)則是用一個(gè)數(shù)碼顯示器顯示搶答成功者的號碼，與第一個(gè)相比顯得不能讓人一下就反映過來誰是搶答成功者；另外方案一更加的簡潔、易行，而且使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件比如： 555， 74LS148 以及開關(guān) 二極管 電容 電的電路與方案二比較顯得更簡單、明了。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 以下設(shè)計(jì)的是智力搶答器的方案流程圖： 圖 方案一流程圖 秒脈沖 計(jì)時(shí)控制顯示搶答控制器聲光提示倒計(jì)時(shí)顯示主持人控 制計(jì)分器 2 搶答器主要是由四個(gè)三極管、和四個(gè) D 觸發(fā)器以及四個(gè)或非門構(gòu)成，其中三極管是與主持人一起配合使用，用來控制是否開始搶答，當(dāng)主持人 將開關(guān)接地時(shí)，三極管截至，此時(shí)三極管可以當(dāng)作一個(gè)二極管使用當(dāng)有選手搶答時(shí)就通過三極管將信號傳送給 D 觸發(fā)器， D 觸發(fā)器在將信號傳送給或非門并將其他選手鎖存，同時(shí)將信號送給發(fā)光二極管與喇叭。 在知識競賽中，特別是做 搶答題時(shí)，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要有一個(gè)系統(tǒng)來完成這個(gè)任務(wù)。本文主要介紹了搶答器的工作原理及設(shè)計(jì)，以及它的實(shí)際用途。當(dāng)選手回答完畢問題時(shí)，主持人啟動計(jì)分器，并且給該選手加上或減去分?jǐn)?shù)。此智力競賽搶答器由三部分組成：搶答器、計(jì)時(shí)器以及計(jì)分器。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會有一定的改變。同時(shí)，由于 c 至 f 和 e 至 g 的反饋信號將這兩個(gè)門打開，因此可接收輸入信號D， f=D ， g= f =D。 C 和 e 打開后，它們的輸出 c 和 e 的狀態(tài)是互補(bǔ)的，即封鎖了 D 通往基本 RS 觸發(fā)器的路徑； 該反饋線起了使觸發(fā)器維持在 0 狀態(tài)和阻止觸發(fā)器變?yōu)?1 狀態(tài)的作用，故該反饋線稱為置 0 維持線，置 1 阻塞線。因此在正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。 第一步：計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。同時(shí)主持人斷開倒計(jì)時(shí)器的開關(guān)停止計(jì)時(shí)。 減法的工作方式和加法相似，這里就不再說了。 CJQNCLRKQUJ K0 JK 出觸發(fā)器如圖 ， 功 能有： ⑴ 主從 JK 觸發(fā)器具有置位、復(fù)位、保持（記憶）和計(jì)數(shù)功能； 錯誤 !未找到引用源。 而這次是將 555 夠成一個(gè)多諧振蕩器。而三個(gè) JK 觸發(fā)器則是構(gòu)成了一個(gè)減法計(jì)數(shù)器且和 555 定時(shí)器一起使用，形成一個(gè)倒計(jì)時(shí)器， 555 是為 JK 觸發(fā)器定時(shí)提供提夠脈沖，使 JK 觸發(fā)器工作。 另外也測試了當(dāng)主持人合攏搶答開關(guān)時(shí)，看能否搶答。不過通過本次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了學(xué)多的知識，學(xué)會了 Protues 的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題解決問題的能力，加深了我們對數(shù)電、模電知識的理解，鞏固了我們的學(xué)習(xí)知識，有助于我們今后的學(xué)習(xí)。至于不足之處，是由于專業(yè)知識有限，計(jì)分器只能步進(jìn) 10分，而不能實(shí)現(xiàn) 5 分甚至更多種選擇，這也是該系統(tǒng)需進(jìn)一步提升的地方。 表 本系統(tǒng)所用的元器件 元器件名稱 數(shù)量 按鈕開關(guān) J 3 單刀雙擲開關(guān) 5 非門 NOT 2 與門 74S15 1 與 非門 74S40 2 七段譯碼顯示器 DCD_HEX_DIG_RED 4 發(fā)光二極管 LEDRED 4 加法計(jì)數(shù)器 74190 2 譯碼器 74LS175 1 555 計(jì)時(shí)器 1 譯碼器 7448 1 JK 觸發(fā)器 74LS73 2 D 觸發(fā)器 4013 1 電源 VCC 導(dǎo)線 若干 5. 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 這次設(shè)計(jì)的搶 答器電路圖簡單，很多芯片的邏輯功能也都很清楚所以在調(diào)試時(shí)可以前判斷該電路會是怎樣的結(jié)果，對于這個(gè)搶答器 ,它涉及的大多都是數(shù)字電路的問題 .所需要調(diào)試的值并不多 .首先將各個(gè)模塊連接到一起后 ,注意檢查各個(gè)部分是否連接正確 , 還得仔細(xì)地看一下所用器件的型號是不是我們要的那種 ,在確保連接無誤的情況下 .那就能將整個(gè)電路進(jìn)行防真了。 錯誤 !未找到引用源。 產(chǎn)生一次變化的原因是因?yàn)樵?CP=1 期間，主觸發(fā)器一直在接收數(shù)據(jù)，但主觸發(fā)器在某些條件下（ Q=0， CP=1 期間 J 端出現(xiàn)正跳沿干擾或 Q=1， CP=1期間 K 端出現(xiàn)正跳沿干擾），不能完全隨輸入信號的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，以至影響從觸發(fā)器 狀態(tài)與 輸入信號的不對應(yīng)。 Q?2N3904 三極管的三種工作狀態(tài)： 1 當(dāng) 0?VBE、 0?VBC、 ?ICβ IB三極管正向?qū)?，此時(shí)工作在放大狀態(tài)； 2 當(dāng) 0?VBE、 0?VBC、 IBIC/β時(shí)，三極管工作在保和區(qū)； 3 當(dāng) 0?VBE、 0?VBC時(shí)，三極管工作在截止區(qū)。 D 觸發(fā)器主要是使個(gè)位顯示 ，每位選手顯示分?jǐn)?shù)為 100，因此百位的 74190 置數(shù)為 1，十位置數(shù)為 0 其工作流程如下： 假如開始搶答，當(dāng)有選手答題正確時(shí)，主持人將開關(guān)撥到加分端并按下脈沖開關(guān)時(shí)，U2 接收一個(gè)脈沖（因?yàn)?U2 的預(yù)置端置數(shù)為 0 即 Q1Q2Q3Q4=0000），此時(shí)輸出變?yōu)镼1Q2Q3Q4=0001,即相當(dāng)與給選手加上十分，當(dāng)該選手再次答題正確時(shí)，主持人又按下脈沖開關(guān)送出一 個(gè)脈沖， U2 接收到一個(gè)脈沖，輸出又變?yōu)?Q1Q2Q3Q4=0010 即又給選手加上十分即顯示為 120，依此類推。 當(dāng)?shù)诙€(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿到觸發(fā)器 Fo 的 CP 端時(shí)，觸發(fā)器 Fo 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)， Q0由“ 1”變?yōu)椤?
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