八路競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)VIP

1、 目 錄引言.1一 設(shè)計(jì)意義及要求21.1 設(shè)計(jì)意義21.2 設(shè)計(jì)要求2二 方案設(shè)計(jì)32.1 設(shè)計(jì)思路32.2 方案設(shè)計(jì)3 2.2.1設(shè)計(jì)方案一電路圖32.2.2設(shè)計(jì)方案二電路圖 簡(jiǎn)單說(shuō)明52.3 方案比較6三 器件選擇7 3.1 電阻73.2 74ls14873.3 74ls27983.4 74ls489四 部分電路設(shè)計(jì).11 4.1 搶答電路.11 4.2 鎖存電路.11 4.2 輸出顯示電路.12五 調(diào)試與檢測(cè)135.1 調(diào)試中故障及解決辦法 135.2 調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果13仿真操作步驟及使用說(shuō)明 14結(jié)束語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16附錄 電路圖17本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表.18引言 當(dāng)今社會(huì)搶答器

2、的需求是與日俱增，我們對(duì)公平的需求也是越來(lái)越大，我們?cè)诒荣愔邢Ｍ蠹叶寄芄降娜ジ?jìng)爭(zhēng)而不是讓大家在一個(gè)不公平的環(huán)境下去競(jìng)爭(zhēng)，于是搶答器誕生了，由于與其方便的使用方法，強(qiáng)大的功能以及公平競(jìng)爭(zhēng)的特性，讓搶答器深受大眾喜愛，大家也希望看到有這樣一種東西的產(chǎn)生。在這之前只有舉旗搶答這一類方式，這種方式不僅精確度不夠高，而且人為因素影響太大，這就造成了各位搶答選手的抱怨，因?yàn)樵诖蠹遗e旗時(shí)間相差不大的情況下，靠人眼與反應(yīng)力是很難分辨的，這是如果要靠裁判來(lái)判斷誰(shuí)快誰(shuí)慢的話，就很難把握公平，因?yàn)楫吘谷说姆磻?yīng)力有限，所以大家迫切的希望有一種道具來(lái)精確的行使搶答的功能，讓搶答比賽能公平的進(jìn)行，并且減輕裁判的工作，

3、每場(chǎng)比賽都要靠裁判來(lái)分辨誰(shuí)快誰(shuí)慢對(duì)裁判來(lái)說(shuō)也是比較累的，如果有一種道具能顯示先搶答的選手的編號(hào)，并且能阻止其他選手在進(jìn)行搶答，而且在裁判清零后，大家可以再開始進(jìn)行搶答，這樣之后就減輕了裁判的功能，并且能精確的顯示先搶答的選手編號(hào)，而且自己不能反悔也可以阻止其他人搶答，于是搶答器應(yīng)運(yùn)而生。搶答器產(chǎn)生后，各種節(jié)目都開始運(yùn)用這種方便，公平，快捷的道具，這為搶答節(jié)目增色不少，大家也不用在擔(dān)心自己先手搶答后，裁判沒(méi)有判斷自己是先搶答的。于是在這股潮流的驅(qū)使下，我們也加入到搶答器的設(shè)計(jì)中來(lái)。 一，設(shè)計(jì)題目、目的及要求1.1設(shè)計(jì)題目 8路搶答器的設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)目的 1、熟悉74ls148、74ls28、74

4、ls29的功能和應(yīng)用 掌握其工作原理，并熟練運(yùn)用它們。 2、熟悉面包板的使用。 3、掌握數(shù)字搶答器的工作原理以及制作方法。 4、增強(qiáng)動(dòng)手能力，把握嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。 5、熟練運(yùn)用所學(xué)習(xí)的模電及數(shù)電知識(shí)。1.3設(shè)計(jì)要求 1、八個(gè)選手或代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)0，1，2，3，4，5，6，7，各用一個(gè)搶答按鈕，其編號(hào)與參賽者的號(hào)碼一致。此外，一個(gè)按鈕給主持人用來(lái)清零； 2、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將所鎖存的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來(lái)； 3、數(shù)碼管不顯示后動(dòng)作選手編號(hào)，只顯示先動(dòng)作選手編號(hào)，并保持到主持人清零為止； 4、選手只有在主持人說(shuō)開始搶答后才能開始搶答撥動(dòng)開關(guān)。 5、并且搶答結(jié)束后裁判沒(méi)有清零，選手不得

5、動(dòng)自己的開關(guān)。二、方案設(shè)計(jì)2.1、總體設(shè)計(jì)思路 按照題目的要求，經(jīng)過(guò)自己的思考與分析以后，將思路確定。要滿足題目所說(shuō)的，要能完成搶答功能，當(dāng)某一個(gè)選手輸入后，屏幕上能顯示出該選手的號(hào)碼，同時(shí)通過(guò)鎖存能限制其他選手的搶答，并且自己搶答后，由于鎖存效果也不能反悔。當(dāng)搶答開始時(shí)，主持人未說(shuō)開始搶答時(shí)，裁判的開關(guān)置于清零端，由于此時(shí)數(shù)碼管處于滅燈狀態(tài)，所以無(wú)論選手如何操作，數(shù)碼管也不會(huì)有數(shù)據(jù)顯示，由此想到用裁判來(lái)控制清零端，當(dāng)裁判清零時(shí)，即可清除數(shù)碼管上的數(shù)字，并且由于開始時(shí)屏幕上不能有顯示，所以當(dāng)裁判置于開始端的時(shí)候，數(shù)碼管譯碼器的滅燈輸入端依然是滅燈輸入，只有當(dāng)選手觸發(fā)時(shí)才能改變電平，輸入內(nèi)容。另

6、外鎖存端必然是反饋鎖存，所以要使用后面芯片的信號(hào)來(lái)反饋給前面的芯片的使能端以控制其使能輸入，由此阻斷其他選手的輸入信號(hào)。鎖存后如果沒(méi)有其他信號(hào)去解鎖，系統(tǒng)就處于禁止工作狀態(tài)不能再工作，所以想到要用裁判清零來(lái)控制使能端，在消除數(shù)碼管顯示的同時(shí)來(lái)解鎖使能端，讓電路恢復(fù)其功能。2.2、方案設(shè)計(jì)2.2.1 設(shè)計(jì)方案1（個(gè)人方案） 根據(jù)以上思路，決定使用以下流程圖作為本次課程設(shè)計(jì)的方案，基本能實(shí)現(xiàn)搶答器的功能，可以完成說(shuō)明書上的要求。流程圖如圖2-1所示。7段共陰極數(shù)碼管鎖存器譯碼器8位搶答器裁判控制端 圖2-1 根據(jù)上面的流程圖，由于有8個(gè)選手故選用74ls148 8-3譯碼器，同時(shí)含有使能輸入段用于

7、鎖存，并且含有使能輸出端用于反饋。數(shù)碼管譯碼器選用74ls48七段譯碼器，用裁判來(lái)控制清零端BI/RBO，另外由于74ls148鎖存后A0，A1，A2，GS輸出端全部變成高電平，會(huì)影響數(shù)碼管上的數(shù)據(jù)，所以需要鎖存器來(lái)保持輸出數(shù)據(jù)不改變，由此想到用RS鎖存器來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)，當(dāng)R=S=0時(shí)狀態(tài)保持，數(shù)據(jù)不會(huì)改變。最后數(shù)碼管選用七段共陰極數(shù)碼管以配合74ls48。因此得出以下電路圖，自我設(shè)計(jì)電路圖如圖2-2所示。 圖2-2 分析說(shuō)明 由于選手1的輸出數(shù)據(jù)是0，而當(dāng)74ls148輸入0的時(shí)候，輸出端A0、A1、A2的輸出電位不會(huì)改變，所以我們對(duì)選手1采用的是強(qiáng)制置一法，直接將選手一通過(guò)高電平接到數(shù)碼管譯碼

8、器的BI/RBO端 和反饋端。74ls148的使能輸入端EI是低電平有效，當(dāng)EI為高電平時(shí)，會(huì)使輸出端A0、A1、A2全部為高電平，所以裁判清零端必須是清零時(shí)，接低電平，開始可以不接，這樣也同時(shí)滿足了74ls48的滅燈輸入，當(dāng)BI/RBO為高電平時(shí)輸入數(shù)據(jù)，為低電平時(shí)清零，即屏幕變黑，這樣完成了裁判的功能，裁判左邊要接一個(gè)電阻防止裁判懸空時(shí)電路短路，但是這樣之后在運(yùn)用裁判功能時(shí)，如果裁判未動(dòng)而選手擅自將撥下去的開關(guān)撥起來(lái)就會(huì)使裁判開始行使功能時(shí)產(chǎn)生高阻態(tài)，進(jìn)而阻止電路的運(yùn)行，所以裁判未拔起開關(guān)時(shí)，選手不能動(dòng)開關(guān)。參照74ls148功能表，其輸出電位與74ls48的輸出是相反的，由此想到利用反相

9、器，但是這樣就不具有保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能，由此想到利用74ls279芯片，由4個(gè)RS觸發(fā)器組成，并且其輸入都是R非和S非，當(dāng)R=S=0時(shí)，就可以起到保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能，當(dāng)R=S=1時(shí)，輸出端Q為1正好起到反相的功能，同時(shí)解決反相以及保持?jǐn)?shù)據(jù)的問(wèn)題，由于74ls148時(shí)低電平輸入，所以選手采用低電平輸入，右接電阻保持電位防止短路，運(yùn)用74ls279將74ls148的GS輸出端接在上面后，根據(jù)真值表，GS初始是高電平，然后在信號(hào)輸入時(shí)會(huì)變成低電平，由此使Q輸出變成高電平正好起到反饋鎖存的作用。根據(jù)分析說(shuō)明，完成上述電路圖。原理說(shuō)明 首先是各個(gè)選手對(duì)應(yīng)的號(hào)碼0、1、2、3、4、5、6、7，每個(gè)選手所站的位置為

10、SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7。裁判的清零端是置于低電平，開始是將開關(guān)置于下方，當(dāng)宣布比賽開始時(shí)，裁判將開關(guān)置于下方，開始搶答，這時(shí)選手按下?lián)尨鸢粹o，例如第一次是六號(hào)先按下?lián)尨鸢粹o，這時(shí)74ls148的6號(hào)輸入端會(huì)變成低電平，然后輸出端A1、A2會(huì)由高電平變成低電平，GS也會(huì)由高電平變成低電平，由此第一個(gè)，第三個(gè)，第四個(gè)RS觸發(fā)器的R非和S非輸入端都會(huì)變成低電平，輸出端Q為高電平，所以74ls48的輸入端C、B、BI/RBO就會(huì)變成高電平，根據(jù)74ls48真值表，輸出6 同時(shí)由于第一個(gè)右端輸出高電平，故74ls148的使能端EI以及RS觸發(fā)器的R端會(huì)變成高電平，另外由于

11、EI端變成高電平，其輸出端A0、A1、A2都會(huì)變成高電平，所以R非和S非都變成高電平，由此保持?jǐn)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鎖存功能，其他選手輸入無(wú)效，并且自己無(wú)法反悔，裁判清零，使BI/RBO輸入端以及EI輸入端均變成低電平，選手拔起開關(guān)，搶答器可再次工作。2.2.2 方案2（小組設(shè)計(jì)方案） 小組設(shè)計(jì)方案如圖2-3所示 圖2-3 上述設(shè)計(jì)方案是利用D鎖存器，利用與非門將輸出端連接做鎖存信號(hào)，利用LE端變成低電平阻止選手信號(hào)的輸入，從而起到鎖存的作用，裁判清零會(huì)使LE變成高電平，恢復(fù)電路功能。2.3方案比較 小組方案明顯優(yōu)于自己設(shè)計(jì)的方案，小組方案實(shí)現(xiàn)的功能更為強(qiáng)大和便捷，更有利于搶答的實(shí)現(xiàn)，另外小組方案均使用的

12、彈簧開關(guān)，符合搶答器的風(fēng)格，自己設(shè)計(jì)的方案也能實(shí)現(xiàn)要求的功能，基本完成功能，但布線較為繁瑣，小組方案布線較為簡(jiǎn)單，易懂直觀，一定程度上降低了錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率。，3、 器件選擇3.1電阻電阻均選用10K的電阻3.2 74LS1483.2.1 功能表74LS148功能表如表3-1所示 表3-13.2.2 管腳圖74LS148管腳圖如圖3-1所示 圖3-13.3.3 功能介紹 該芯片為16腳芯片，EI為使能輸入端，低電平有效，EI為高電平時(shí)，輸出全為高電平，GS為使能輸出端，只有EI為低電平并且滿足0到7有低電平輸入時(shí)，GS才有低電平輸出，才能滿足電路要求。3.3 74ls2793.3.1 管腳圖74

13、LS279管腳圖如圖3-2所示 圖3-23.3.2 功能表74LS279功能表如表3-2所示 表3-23、 功能介紹 這次設(shè)計(jì)用到其中兩個(gè)，R非等于S非等于低電平時(shí)輸出為高電平，R非等于S非等于高電平時(shí)，保持?jǐn)?shù)據(jù)。3.4 74LS483.4.1 管腳圖74LS48管腳圖如圖3-3所示 圖3-33.4.2 功能表74LS48功能表如表3-3所示 表3-33.4.3 功能介紹 譯碼器，本設(shè)計(jì)中由于使用的是共陰極數(shù)碼管，需要高電平輸出的譯碼器，所以使用74LS48優(yōu)先譯碼器。四、部分電路設(shè)計(jì)4.1 搶答電路搶答器電路如圖4-1所示 圖4-1由選手開關(guān)和74ls148芯片構(gòu)成，作為選手的輸入端，用于選

14、手搶答，將搶答信號(hào)輸入到鎖存電路。4.2 鎖存電路鎖存電路如圖4-2所示 圖4-2 由74ls148芯片和74ls279芯片構(gòu)成，74ls279將74ls148輸入的信號(hào)做轉(zhuǎn)換與反饋實(shí)現(xiàn)鎖存功能。4.3輸出顯示電路輸出顯示電路如圖4-3所示 圖4-3 本電路由74ls48和共陰極數(shù)碼管組成，用于顯示搶答選手的號(hào)碼，便于分別。5、 調(diào)試與檢測(cè)5.1、調(diào)試中故障及解決辦法 第一次連完電路，電路無(wú)法顯示0，原因是0號(hào)選手的低電平輸入并不會(huì)改變輸出電平，后改用強(qiáng)制置0法，成功輸出0。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)當(dāng)裁判按下開始鍵后，選手如果連續(xù)將開關(guān)閉合在開啟，裁判端會(huì)由于高阻態(tài)而出現(xiàn)電平不能被確定，所以只有裁判先清零，

15、才能保證下一次的運(yùn)行。5.2、調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果 按照上述方案解決問(wèn)題后，連出正確的電路圖，根據(jù)正確的操作方法可以得到預(yù)期的結(jié)果。6、 仿真操作步驟及使用說(shuō)明 用proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，將原件擺放好，按照?qǐng)D示電路連接好，首先裁判置于開始端，然后選手搶答，輸出數(shù)據(jù)，能得到預(yù)期結(jié)果，說(shuō)明仿真成功，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，仿真電路圖如圖6-1所示 圖6-1結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步深化了對(duì)數(shù)電、模電的學(xué)習(xí)以及理解，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中也對(duì)各種芯片有了新的了解，認(rèn)識(shí)了更多的芯片，也學(xué)會(huì)了運(yùn)用更多的芯片，這些必將有利于今后的學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，自己的動(dòng)手能力也有了很大的提升，從設(shè)計(jì)電路圖到仿真到實(shí)物連接，從思考到動(dòng)手，從芯片的認(rèn)識(shí)到連接電路圖到仿真軟件的應(yīng)用，在本次設(shè)計(jì)后，我對(duì)這些都有了全新的認(rèn)識(shí)，對(duì)電路圖的理解以及仿真軟件的應(yīng)用都上升到了一個(gè)新的高度，在大家的一起努力下，完成了電路圖的設(shè)計(jì)與仿真，也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作能力以及大家的動(dòng)手能力，在團(tuán)隊(duì)合作中，我們團(tuán)隊(duì)的凝聚力也在逐漸變強(qiáng)，大家的距離在縮短。雖然自己的設(shè)計(jì)不太成功，但是，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我找到了很多自己的不足，也學(xué)會(huì)了很多，總結(jié)了很多?？傊?，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多也提升了很多，不僅是學(xué)習(xí)