智力竞赛抢答器逻辑电路设计Word文档下载推荐.docx
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3.1抢答器电路
图2抢答电路
13|
14
LT切
门竝A
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如
+Ev
2
£
6T211
参考电路如图所示。
该电路完成两个功能:
一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;
二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程:
开关S置于"
清除"
端时,RS触发器的端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的=0,使之处于工作状态。
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,=1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为"
5"
。
此外,1Q=1,使74LS148=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,74LS148的此时由于仍为1Q=1,使=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置?
quot;
然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线—3线优先编码器,
3.2定时电路
图3定时电路
由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计,具体电路如上图所示。
3.3报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。
其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/:
(RI+2R2)C],其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号,当PR为高电平时,多谐振荡器工作,反之,电路停振。
图4报警电路
3.4时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能:
1主持人将控制开关拨到"
位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
2当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。
3当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,同时抢答电路和定时电路停止工作。
6tPR
+5Y
1
lODkQ
10现
图5抢答电路和定时电路停止工作
根据上面的功能要求,设计的时序控制电路如上图所示。
图中,门G1的作用是控制时钟信号CPI勺放行与禁止,门G2的作用是控制74LS148勺输人使能端。
图11、4的工作原理是:
主持人控制开关从"
位置拨到"
位置时,来自于图11、2中的74LS279勺输出1Q=0,经G3反相,A=1,则时钟信号CF能够加到74LS192的CPD寸钟输入端,定时电路进行递减计时。
同时,在定时时间未到时,则"
定时到信号"
为1,门G2的输出=0,使74LS148处于正常工作状态,从而实现功能①的要求。
当选手在定时时间内按动抢答键时,1Q=1,经G3反相,A=0,封锁CP信号,定时器处于保持工作状态;
同时,门G2的输出=1,74LS148处于禁止工作状态,从而实现功能②的要求。
当定时时间到时,贝『'
为0,=1,74LS148处于禁止工作状态,禁止选手进行抢答。
同时,门
G1处于关门状态,封锁CP信号,使定时电路保持00状态不变,从而实现功能③的要求。
集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。
3.5相关元器件的介绍
该设计用到较多集成电路电路芯片,在此给出其管脚图和部分功能介绍。
3.5.174LS279
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。
表1174LS279锁存器功能
输入
输出
Q
Si
S2
R
X
没改变
3.5.274LS148
下图为
绍,ST为使能作;
当无输入
74LS148的功能介
端,控制芯片的工
时,YEX=1有输入
时,YEX=0其功能真值表如下:
表274LS148功能表
ST
IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7
Y2Y1Y0
YEXYs
XXXXXXXX
11
1111111
XXXXXX0
00
XXXXX011
01
XXXX011
XXX0111
10
XX01111
X011111
0111111
3.5.3
74LS48译码器
(b)
图674LS48译码器管脚
分布图
原理说明:
开关S置于"
清零"
端时,RS触发器的输入端R匀为0,4个触发器输出置0,使74LS279中BI/RBO=0,AAAA=OOOO,使之处于锁存状态。
74LS279不工作,输出全为
0。
当开关S置于"
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勺输出经RS锁存后,
1Q=1飞=1,74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101即74LS279输入端AAAA=0101,经74LS279后输出YgYfYeYdYcYbYa=110110经译码显示为"
5"
3.5.4555定时器
555定时器是一种多用途的数字/模拟混合集成电路,具有开关特性,可以构成各种单元脉冲电路
VCC
DISCH
THRES
CONT
图7555定时器
引脚图
4系统仿真与测试
4.1Protues的基本操作方法
元件选用:
打开元件库栏,移动鼠标到需要的元件图形
上,按下左键,将元件符号拖拽到工作区。
元件的移动、旋转、反转、复制和删除:
用鼠标单击元
件符号选定,用相应的菜单、工具栏,或单击右键激活弹出菜单,选定需要的动作。
元器件参数设置:
双击元件,设定相应的参数。
导线的连接:
要包括导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。
连接:
鼠标指向一元件的端点,出现小圆后,按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点,出现小圆后松开鼠标左键。
删除和改动:
选定该导线,单击鼠标右键,在弹出菜单中选delete。
或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。
4.2仿真步骤
(1)根据自己所画好的电路图,在protues元器件库选择相应的元器件。
(2)用导线将元器件按图连接好。
(3)将元器件相应参数设置好。
(4)进行电路仿真,根据仿真修改相应的参数。
4.3仿真结果及分析
总体电路
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图8电路总体仿真图
抢答电路
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图9抢答电路仿真图
定时器
图10定时电路仿真图
仿真开始
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图11仿真开始电路
仿真倒计时
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图12仿真倒计时中
选手抢答,显示选手位置,定时器停止工作
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图13抢答定时
5安装与调试
5.1安装
5.1.1面包板的使用方法及注意事项
为了方便,选择用面包板来实现所设计的系统,面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。
由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出,免去了焊接,节省了电路的组装时间,而且元件可以重复使用,所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。
安装分立元件时,为了便于看到其极性和标志,将元件引脚理直后,在需要的地方折弯。
为了防止裸露的引线短路,必须使用带套管的导线,一般需剪断元件引脚,因为这样,元件才会插得稳且牢固,但是为了防止插错时要二次使用,故引脚不宜剪得过短。
一般不要插入引脚直径〉0.8mm的元
器件,以免破坏插座内部接触片的弹性。
对多次使用过的集成电路的引脚,必须修理整齐,引脚不能弯曲,所有的引脚应稍向外偏,这样能使引角与插孔可靠接触。
要根据电路图确定元器件在面包板上的排列方式,目的是走线方便。
为了能够正确布线并便于查线,所有集成电路的插入方向要保持一致,不能为了临时走线方便或缩短导线长度而把集成电路倒插。
根据信号流程的顺序,采用边安装边调试的方法。
元器件安装之后,先连接电源线和地线。
为了查线方便,连线尽量采用不同颜色。
例如:
正电源一般采用红色绝缘皮导线,而负电源及接地一般采用黑色绝缘皮导线。
521调试的方法
1不通电检查电路安装完毕后,不要急于通电,应首先认真检查接线是否正确,包括多线、少线、错线等,尤其是电源线不能接错或接反,以免通电后烧坏电路或元器件。
查线的方式有两种:
一种是按照设计电路接线图检查安装电路,在安装好的电路中按电路图一一对照检查连线;
另一种方法是按实际线路,对照电路原理图按两个元件接线端之间的连线去向检查。
无论哪种方法,在检查中都要对已经检查过的连线做标记,使用万用表检查连线很有帮助。
2直观检查:
连线检查完毕后,直观检查电源,元器
件接线端之间有无短路,连线处有无接触不良。
3通电检查:
把经过准确测量的电源电压加入电路,
电源接通之后不要急于测量数据和观察结果,首先要观察有无异常现象,包括有无冒烟、有无异常气味、触摸元件是否有发烫现象、电源是否短路等。
如果出现异常,应立即切断电源,排除故障后可重新通电。
4分块调试:
包括测试和调整两个方面。
测试是在安装
后对电路的参数及工作状态进行测量;
调整则是
在测试的基础上对电路的结构或参数进行修正,使之满足设计要求。
为了使测试能够顺利进行,设计的电路图上应标出各点的电位值,以及其他参考数值。
调试过程中我们不能单凭感觉和印象,要始终借助仪器观察,
522调试注意事项
1测试之前要熟悉各种仪器的使用方法,并仔细加以检查,避免由于仪器使用不当或出现故障而作出错误判断。
2测试仪器和被测电路应具有良好的共地,只有使仪器和电路之间建立一个公共地参考点,测试的结果才是准确的。
3调试过程中,发现器件或接线有问题需要更换或修改时,应关断电源,待更换完毕认真检查后方可重新通电。
4调试过程中,不但要认真观察和检测,还要认真记录。
包括记录观察的现象、测
量的数据间关系,必要时在记录中应附加说明,尤其是那些和设计不符合的现象更是要注意。
6收获与体会
这一次课程设计,它加深与巩固了我们所学的专业基础课程,例如数电和模电,并将其综合运用,提高了我们综合运用知识的能力还有就是将理论运用于实践,另一方面,培养了我们对专业知识学习的趣;
同时也提高了我们分析问题的能力。
这次课程设计的设计流程我采用分块的设计顺序,优化了设计流程使之更符合逻辑性。
但是需要注意的是,在其中每个环节必须认真进行,如果某模块电路没有设计好,或者存在错误,则总的电路必然会受到影响,所以在设计时应该考虑到实际情况。
有时候会因为一个极小的疏忽而导致整个电路无法运行,例如,在仿真过程中由于我忘记接地导致输出老是不对。
另外,该课程设计也要求我具备扎实的理论知识,刚开始由于理论知识掌握的不牢靠,在进行仿真设计时也一度使我碰壁,浪费了很多时间,最后不得不捧看书本,再把一些学的不牢固的知识好好的学了一遍。
通过这次课程设计,我基本掌握了用Protues软件仿真电路图并进行仿真分析,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后的学习中还需多加练习,熟练掌握,为以后的工作作准备。
回顾这次课程设计,从选题到定稿,从理论到实践,我懂得了理论与实践相结合的重要性。
在这次课程设计当中,我本来是抢答、定时、报警、时序控制电路都有设计,但仿真做出来的只有定时和抢答两部分,而实物部分定时电路还无法正常工作,由此可见即使课本知识掌握的很好,如果不会综合运用,也是一些支离破碎的无用的知识,只有能把它运用到实践当中,才是真正属于你自己的知识。
实践是检验真理的唯一标准,这句话说的真不假啊。
以前在课堂上只是听老师说,自己在一旁死记硬背背下来,就以为自己学得很不错了,这一次,既是一个打击一次教训,也是一次学习。
附录
兀器件申请表
010年6月25日
序号
[器件名称
规格
数量
电阻R1--R6
80K
六个
7404
:
一片
3
74LS247
4
单刀单掷
SW-SPDT
S0---S5
5
单刀双掷
S
一个
6
集成电路芯片
74LS48
两片
7
/
74LS373
8
74LS30
9
74LS192
?
12
74LS04
13
74LS148
3—片
74LS32
T一片
15
NE555
16
三极管NPN
3DG12
17
发光二极管
LED-BLI
E
U一个
18
电路板
19
七段共阴极
显示器
7SEG-COM
ANODE
-一个
20
CAT-GRN
-两个
21
导线
若干
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- 智力 竞赛 抢答 逻辑电路 设计