数字式竞赛六路抢答器.docx
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数字式竞赛六路抢答器.docx
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数字式竞赛六路抢答器
湖南商学院北津学院
《电子技术课程设计》报告
题 目数字式竞赛六路抢答器
姓名:
学号:
专业:
班级:
指导教师:
职称:
北津学院计电系
2011年10月
《电子技术课程设计》实习报告评审表
姓名
学院
学号
专业班级
题目
数字式竞赛六路抢答器
评
审
意
见
评审成绩
指导教师签名
职称
评审时间
年月日
目录
1课程设计任务…………………………………………………………1
2原理分析……………………………………………………………1
2.1方案选择……………………………………………………………1
2.2定时抢答器的电路图………………………………………………1
3抢答电路的设计………………………………………………………2
4元器件的介绍………………………………………………………4
5电路实验与调试……………………………………………………6
5.1焊接………………………………………………………………6
5.2调试中出现的问题及解决方法…………………………………6
6总结…………………………………………………………………8
参考文献………………………………………………………………10
数字式竞赛六路抢答器
1课程设计任务
一、功能要求
1、设计制作一个可容纳6组参赛的数字式枪答器,每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。
2、给主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零和抢答的开始。
3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号(1~6),同时禁止其他选手抢答。
二、设计步骤与要求
1、拟定电路的组成框图,要求能实现所有功能,使用的元器件少,成本低。
2、设计并安装电路,要求布线整齐、美观,便于级联和调试。
3、测试所设计抢答器的逻辑功能,满足各项功能要求。
4、画出整机逻辑电路图。
5、写出设计报告。
2原理分析
2.1方案选择
采用74LS148优先编码器分辨选手抢答的先后,并通过RS锁存器74LS279锁存抢答者的编号,再经过74LS48芯片译码驱动共阴极数码管显示。
2.2定时抢答器的电路图
定时抢答器的电路图如下所示。
他主要由主体电路组成。
主体部分完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答键时,能显示选手的编号。
同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
上图所示定时抢器的工作过程是:
接通电源时,节目支持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,当主持持人宣布抢答题目后,说一声“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,抢答器处于工作状态,当选手在按动抢答键时,抢答器要完成下面几个工作:
1.优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后有译码显示电路显示编号;
2.控制电路要对输入编码电路进行封锁,避免其他选手再次进行抢答;
3抢答电路的设计
抢答电路的功能有两个:
一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其他选手的按键操作无效。
这里选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279完成上述功能,其电路图下所示。
其工作原理是:
当主持人控制开关处于“清除”位置时,RS触发器的R端为低电平,输出端(4Q~1Q)全部为低电平。
于是74LS48的BI=0,显示器灭灯;74LS148的选通输入端ST=0,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作,当主持人开关拨到“开始”位置时,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待状态,等待输入端I7~~I0输入信号,当有选手将键按下时(如按下S4),74LS148的输出Y2Y1Y0=011,YEX=0,经RS锁存器后,CTR=1,BI=1,74LS279处于工作状态,4Q3Q2Q=100,经74LS48译码后,显示器显示出“4”,此外,CTR=1,使74LS148
ST端为高电平,74LS148处于禁止工作的状态,封锁的其他按键的输入。
当按下的键松开后,74LS148的YEX为高电平,但由于CTR维持高电平不变,所以74LS148仍处于禁止工作状态,其他按键的输入信号不会被接受,这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。
当优先抢答者回答完问题后,有主持人操作控制开关S,使抢答电路复位,进行下一轮的抢答
4元器件的介绍
该设计所用元件:
7个开关,7个电阻,1个74LS48,1个74LS148,1个74LS279,1个数码管,导线若干。
74LS279RS锁存器,当R=1,S=0时,输出为;当R=1S=1时,锁存器具有保持功能,将输出一直保持为1,达到锁存的目的。
输入
1
2
输出
Q
000
0X1X01110111
1
1
1
0
没改变
2.下图为74LS148的功能介绍,ST为使能端,控制芯片的工作;当无输入时,YEX=1,有输入时,YEX=0。
其功能真值表如下
输入
输出
0
1
2
3
4
5
6
7
2
1
0
1
XXXXXXXX
111
11
0
11111111
111
10
0
XXXXXX0
000
01
0
XXXXXX01
001
01
0
XXXXX011
010
01
0
XXXX0111
011
01
0
XXX01111
100
01
0
XX011111
101
01
0
X0111111
110
01
0
01111111
111
01
74LS48译码器
原理说明:
开关S置于"清零"端时,RS触发器的输入端R均为0,4个触发器输出置0,使74LS279中BI/RBO=0,A3A2A1A0=0000,使之处于锁存状态。
74LS279不工作,输出全为0。
当开关S置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,1Q=1,YS=1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,即74LS279输入端A3A2A1A0=0101,经74LS279后输出YgYfYeYdYcYbYa=1101101,经译码显示为"5"。
5电路实验与调试
5.1焊接
通过实验原理图进行实物焊接,焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性:
各个芯片的引脚功能不能混淆,必须了解各个芯片的使用方法,内部结构以及使用时的注意事项,该接电源的一定要接电源,该接地的一定要接地,且不能有悬空。
同时在电路板上要预先确定电源的正负端,便于区分及焊接。
正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录,以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏,同时确保整个电路的正确性。
在焊接完后每块芯片都用万用表检测,看是否有短接等,还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了,这样才有利于在调试过程中检查电路。
5.2调试中出现的问题及解决方法
本设计先采用分块调试法,再使用整机调试法。
1.调试准备—检查电路
在通电调试之前,必须认真检查电路连线是否正确,对照电路图按照一定顺序逐级检测,特别要注意电源是否接错,电源与地是否有短接,二极管是否接反,轻轻拨一拨元器件,观察焊点是否牢固。
2.通电观察
一定要调试好电源值为5V,才能给电路通电。
电源接通后首先保证安全,观察电路中是否有冒烟、起火等现象。
如果有,应立即断电,故障排除后继续通电,并注意观察各器件引脚电压是否正常。
3.静态调试
脉冲发生电路加入前,先用万用表测量电路有关点电位是否正常。
用高低电平开关控制检测抢答电路和预置定时电路输入和输出的高低电平和逻辑关系。
检查发光二极管是否正常工作。
发现不正常现象时,及时找出原因进行修改,直到符合逻辑关系为止
4.动态调试
检测脉冲发生电路,用示波器观察输出波形,记录波形的间隔和周期。
调整参数值,使之与实验要求相吻合。
确保各部分能够达到设计要求,为进一步调试奠定基础。
5.整机调试
整机调试实际是分块调试的一部分,主要检查电路是否能正常工作。
将各部分电路连接起来,电路的各个输入端与相应模块的输出端相连。
注意接线不得有误,接入电源,使脉冲发生电路正常工作,在抢答电路中按下按钮,再按下另一按钮,看总体电路的工作情况。
观察发光二极管是否按要求进行亮暗变化。
如不能顺利完成以上功能,则应认真检查时序逻辑电路的连接及功能设计是否有误并作出相应调整。
6调试中可能出现的问题及解决方法:
(1)显示电路不稳定问题
在完成电路的焊接进入调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定。
主要表现在单选手按下抢答键后数码管显示的不是选手当前号码。
因此着手对电路进食检查,首先检查数码管看是否是关节焊接错误,后又检查电路各个芯片管脚接错均未发现问题,最后发现当触动某按键连线时显示正常由此判断可能是因为出现了虚焊,遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍,此时电路显示正常。
(2)控制开关无法控制电路
在调试是发现当按下主持人开关时电路断电,当松开后数码管显示始终为7,经过一个多小时对电路用万用表逐个检查,发现是开关触焊接错误,通过改正焊接后电路能正常工作。
(3)数码管不能正常倒计时
在进入定时电路调试时,发现数码管不能正常倒计时,出现乱码。
对这问题我们检查了芯片是否完好,电路界限是否正确均未发现问题,后发现是由于在焊接时焊线有些地方出现部分短接,于是就将焊线重新理清,数码管也能正常工作了。
6总结
通过一段时间的抢答器的设计,增长了许多的知识,知道了做好一件事是并不是想象中那么简单,不是知道了书本中老师教的东西就可以做好,事实不是想象中那样的完美,在现实中有许多预料不到的困难在等着你,有时候都令人崩溃了,某些时候都无离头似的瞎忙活,不过从中间学会了坚持。
从图书馆借了几本有关书籍,并且在网上参考了较多本实例的应用知识,了解了系统设计报告的写法和结构。
参考了网上较多的实例,实在话,让我自己亲手动手去做实在不能完成,只有通过图书馆借的书和通过网络才可完成。
这一定程度上也提高了网上搜索信息的能力。
在借鉴了网上的信息,同时添加了自己借的书中的一些内容,整合成了这篇设计。
共花了我四天时间,一直是呆在寝室做这个系统设计,除了吃饭出去一下,这四天时间有两天是花在在网上搜索本系统设计有关的知识。
今天总算完成了设计,心中还是蛮开心的,这并不是说我想偷懒或者是想偷工减料,草草完事;而是依靠自己完成了这个设计文档,在还未做之前,一直在想这个设计文档该如何完成….心里真的没底,就连上睡觉的时候也在想着这问题,而今天我完成了。
有点感触就是:
任何事情只要去做,多多去尝试,努力的要以自己去做为前提的心态,那么任何事情即使做的不好,也会受益很多。
在这一个学期里,把整本《数字电子技术》的知识都融进了抢答器的设计中,让零散的东西变成了一个有机的整体。
在这一个学期里,我了解了实际动手操作和理论相结合的重要性,在老师的耐心帮助下,自己的认真努力下,最终得到圆满。
经过这次的课程设计让我受益匪浅!
其一,我们必须掌握一些必备的常识,比如,三极管引脚的判定以及电阻值的判定。
其二,我们必须用科学的态度对待我们在实验中所遇到的问题不能以“人品之类”话而敷衍过,应该以作为一个工程人员应用的素质去面对,发现问题,解决问题。
在实验时应保持冷静,测试有条理。
遵循物质客观规律,不随便改写实验数据。
其三,自己平时要多动手、多动脑,这样当问题来临时你就不会手忙脚乱。
该多画就多画些,比如,那些PCB板的制作就应该多画些。
以便能增加你对该软件的熟练度。
用起来称心如意,这样就不会浪费时间。
再如,在焊接导线时,应区别不同类型的导线用不同类型的焊接方法及焊接的先与后顺序。
如果你不懂那些,你就会出现很大笑话。
其四,要注意试验安全,不要轻易地尝试不安全接法。
在做设计时必须讲求产品的实用性及美观性。
这就要求我们对所需器件进行合理布置。
团结就是力量,在做设计的过程中我们必须讲究团队精神,各施其职。
这样就能起到事半功倍的作用,毕竟一根筷子易折断,一个巴掌拍不响。
面对一个课题必须严肃而认真地对待,作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。
参考文献
[1].《数字电子技术基础》阎石主编;高等教育出版社。
[2].《PROTEL99SE原理图与PCB及仿真》清源计算机工作室编;机械工业出版社。
[3].《电工电子实训教程》熊辛明主编;清华大学出版社。
[4].《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编;第三版,华中科技大学出版社
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- 关 键 词:
- 数字式 竞赛 抢答