課程設(shè)計(jì)---數(shù)字智力競賽搶答器的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-07-31 16:10本頁面
【正文】 連接選手的輸入信號(hào)，當(dāng)主持人將開關(guān)接通時(shí)， RS 觸發(fā)器的 R 端為低電平，輸出端也全部為低電，選 手不能搶答。 方案 論證及選擇 通過以上兩種方案的比較可知，方案一的設(shè)計(jì)是每當(dāng)有選手搶答成功時(shí)，都會(huì)有聲光伴隨，而且是具體到每一位，給人直觀的感覺。 這樣就是就選擇第一種方案。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。 搶答器電路 這個(gè)搶答器設(shè)計(jì)成可供四個(gè)人搶答使用，它的組成器件有：四個(gè)三極管、 四個(gè) D觸發(fā)器（ 74LS74）、四個(gè)或非門以及用于起提示作用的發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器。 首先，對(duì)于三極管的工作原理，主要是巧妙的利用了它的基極和集電極的電壓關(guān)系來使三極管截至或?qū)蠢昧巳龢O管的開關(guān)作用。這是三極管最基本的和最重要的特 性。電流放大倍數(shù)對(duì)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(huì)有一定的改變。 飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于 PN 結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著 基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電D04Q02Q03D15Q17Q16D212Q210Q211D313Q315Q314CL K9MR1U17 4 L S 1 7 5D2L E D R E DD3L E D R E DD1L E D R E DD4L E D R E DU2:A ( A )S W 2S W S P D TS W 1S W S P D TS W 3S W S P D TS W 4S W S P D T1 21312U 2 : A7 4 S 1 512456U 3 : A7 4 S 4 0U4I NV E RT E R 5 極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。 其次，而 D 觸發(fā)器的的構(gòu)成原件見下圖： 圖 D 觸發(fā)器 此 D 觸發(fā)器又叫維持 —— 阻塞邊沿觸發(fā)器，該觸發(fā)器有六個(gè)與非門組成，其中啊 a 和 b 構(gòu)成基本 RS 觸發(fā)器下面分析其工作原理： Sd 和 Rd 接至基本 RS 觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。工作過程如下： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。同時(shí)，由于 c 至 f 和 e 至 g 的反饋信號(hào)將這兩個(gè)門打開，因此可接收輸入信號(hào)D， f=D ， g= f =D。 、當(dāng) CP 由 0 變 1 時(shí)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。 C= f =D， e=g =D 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 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。 維持阻塞 D 觸發(fā)器狀態(tài)方程和狀態(tài)真值表 如下： nn D??1 6 表 D 觸發(fā)器真值表 Sd Rd CP D Qn Qn1? 1 0 0 0 1 1 1 1 ↑ 0 0 0 1 1 ↑ 0 1 0 1 1 ↑ 1 0 1 1 1 ↑ 1 1 1 通過對(duì) D 觸發(fā)器的解釋，可以大致看出該搶答器的工作流程，其核心就是該 D 觸發(fā)器。 計(jì)時(shí)器電路 設(shè)計(jì)的該 計(jì)時(shí)器主要是由三個(gè)部分組成，一個(gè)是 555 定時(shí)器用來提供脈沖，一個(gè)是由 3 個(gè) JK 觸發(fā)器構(gòu)成的減法計(jì)數(shù)器，最后一個(gè)組成部分是有 CD4511 譯碼器和數(shù)碼管連接成的，用于顯示時(shí)間，器構(gòu)成圖如下： R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U15 5 5J14Q12CL K1K3Q13R2U 4 : A7 4 L S 7 3J7Q9CL K5K10Q8R6U 4 : B7 4 L S 7 3J14Q12CL K1K3Q13R2U 5 : A7 4 L S 7 3R10 .1 k0 .3 k0 .3 k1kC21 0 u F0 .1 u F4 3 k5 0 k9128U 3 : A4 0 2 3A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10B I /RB O4QE9RB I5QF15LT3QG14U67 4 4 80 .3 k0 .3 k0 .3 k0 .3 k0 .3 kL S 2S O UN D E RS W 1S W S P D T 7 圖 計(jì)時(shí)器電路圖 下面分別介紹各個(gè)部分的組成器件以及功能。 定時(shí)器的主要功能取決于比較器的輸出控制 RS 觸發(fā)器和放電 BJT T 的狀態(tài)。因此在正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。 當(dāng) VI12/3Vcc， VI21/3Vcc 時(shí)，比較器 C1 輸出低電平，比較器 C2 輸出高電平，基本 RS 觸發(fā)器被置 0，放電三極管 T 導(dǎo)通，輸出端 Vo 為低電平。 當(dāng) VI12/3Vcc， VI21/3Vcc 時(shí)，基本 RS 觸發(fā)器 R= S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路以保持原狀態(tài)不變。其中 J、 K 端都是懸空（相當(dāng)于 J= K=1）， 該減法計(jì)數(shù)器是將前一個(gè)觸發(fā)器的 Q 端與下一個(gè)觸發(fā)器的 CP 端相連。 第一步：計(jì)數(shù)器復(fù)位清零。在復(fù)位控制端送一個(gè)負(fù)脈沖到各觸發(fā)器 Rd端，觸發(fā)器狀態(tài)都變?yōu)椤?0”，即 Q1Q2Q3=000 第二步：計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。 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?0”，
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