【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計 ????????????? 3 電路設(shè)計 ??????????????? 4 1)搶答電路設(shè)計 ???????????? 4 2)定時電路設(shè)計 ???????????? 53)報警電路設(shè)計???????????? 64)時序控制電路設(shè)計 ?????????? 7元器件介紹 ???????????????? 8 1)74LS148功能介紹 ??????????? 8 2)74LS192功能介紹 ??????????? 9 仿真電路實驗 ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實物制作 ????????????????? 11 1)原理圖 ??????????????? 11 2)PCB制圖 ??????????????? 12 3)焊接與調(diào)試 ?????????????? 13 心得體會 ????????????????? 15 鳴謝 ??????????????????? 15 參考資料 ????????????????? 15前 言隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，社會發(fā)展步入了信息時代，隨著信息時代對人才高素質(zhì)和信息化的要求，隨著高等教育發(fā)展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神文明生活的要求也跟著提高，這對電子領(lǐng)域提出了跟更高的要求。電子學(xué)是一門應(yīng)用很廣泛的科學(xué)技術(shù)，發(fā)展及其迅速。要想學(xué)好這門技術(shù)，首先是基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后要技術(shù)訓(xùn)練，進而培養(yǎng)我們對理論聯(lián)系實際的能力，設(shè)計電路的能力，實際操作的能力，以及培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實驗結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產(chǎn)品的理解。智力搶答器的設(shè)計和測試作為此次課程設(shè)計的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計方案，即采用集成芯片構(gòu)成電路。數(shù)字電路具有很多的有點：（1）便于高度集成化。由于數(shù)字電路采用二進制，因此單元電路的結(jié)構(gòu)簡單，允許電路參數(shù)有較大的離散性，便于集成。（2）工作可靠性高，抗干擾能力強。數(shù)字信號用二進制表示，數(shù)字電路的識別能力強。（3）（4）（5）數(shù)字信息便于長期存放。數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強，成本低。保密性好。數(shù)字信息容易進行加密處理，不易被竊取。設(shè)計功能要求一、功能要求設(shè)計制作一個可容納5組參賽的數(shù)字式槍答器，每組設(shè)置一個搶答按鈕供搶答者使用。給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號（1～5），同時揚聲器給出音響提示。同時禁止其他選手搶答。搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設(shè)定為30秒，當(dāng)主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計時，并顯示。選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。二、設(shè)計步驟與要求擬定電路的組成框圖，要求能實現(xiàn)所有功能，使用的元器件少，成本低。設(shè)計并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯(lián)和調(diào)試。測試所設(shè)計搶答器的邏輯功能，滿足各項功能要求。畫出整機邏輯電路圖。寫出設(shè)計報告。搶答器框架設(shè)計定時搶答器的總體框圖（如圖）所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。圖1 如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置。開始“狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。電路設(shè)計一、搶答電路設(shè)計設(shè)計電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。圖2 工作過程：開關(guān)S置于”清除“端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于”開始“時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端)=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR＝１，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關(guān)重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。表1二、定時電路設(shè)計節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進行預(yù)置，選用十進制同步加減計數(shù)器74LS192進行設(shè)計，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號圖3 由時鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7SEG 上，當(dāng)有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結(jié)合我們的實際經(jīng)驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。三、報警電路設(shè)計由555 芯片構(gòu)成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號再經(jīng)三極管放大 ,從而推動揚聲器發(fā)聲。控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示?？刂齐娐沸杈哂幸韵聨讉€功能。主持人閉合開關(guān)揚聲器發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計時電路進入正常狀態(tài)。參賽者按鍵時 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作。搶答時間到 ,無人搶答 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作圖4四、時序控制電路設(shè)計時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能。1)主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。2)當(dāng)參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。圖5 3)當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，定時和定時電路停止工作。根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖14的工作原理是：主持人控制開關(guān)從”清除“位置撥到”開始位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相，A＝1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q＝1，經(jīng) G3反相，A＝0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。元器件介紹一、74LS148功能介紹在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時，已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊。在同時存在兩個或兩