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湖南工程学院数电课设--智力竞赛抢答器.doc

湖南工程学院数电课设--智力竞赛抢答器

安娜insomnia
2018-04-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《湖南工程学院数电课设--智力竞赛抢答器doc》,可适用于工程科技领域

课程设计课程名称数字电子技术课题名称智力竞赛抢答器专业测控技术与仪器班级学号姓名指导老师胡爱明年月日电气信息学院课程设计任务书课题名称智力竞赛抢答器姓名专业测控技术与仪器班级学号指导老师胡爱明课程设计时间第周第周一、任务及要求:(一)、设计内容:.设计一个可容纳组代表队参赛的智力抢答器每组设一个抢答按钮按钮的编号与选手的编号相对应。抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位(清零)后发出抢答指令当第一组参赛者触动按钮时该组指示灯亮。此后其他组别触动按钮无效。设计一个用数码管显示~组中最先抢答组别的电路。抢答器具有定时S抢答的功能当主持人发出抢答指令后开始减计时并用显示器显示时间。当抢答时间到蜂鸣器鸣叫发出报警信号并封锁输入电路禁止选手超时抢答。.设计一个犯规判别电路并用指示灯显示。.设置记分显示电路每组预置分答对次加分答错次减分。(二)设计要求:.设计思路清晰给出整体设计框图和总电路图.单元电路设计给出具体设计思路和电路.安装、调试电路.写出设计报告。二、进度安排第一周:周一:布置任务查找资料周二~周三:设计系统方案仿真周四~周日:电路安装或程序调试第二周:周一~周二:电路安装调试运行或程序调试下载运行。周三:结果验收周四:撰写报告答辩周五:资料整理三、参考资料、《数字电子技术基础》阎石主编高等教育出版社、《电子技术课程设计指导》彭介华主编高等教育出版社、《电子线路设计、实验、测试》谢自美主编 华中理工出版社。目录第章设计思路helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章工作原理helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip原理框图helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip主要芯片介绍helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip单元电路的设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip()抢答部分电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip()定时部分电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip()报警部分电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip()计分部分电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip总体电路设计helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章Multisim仿真图与线路安装图helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章故障分析与电路改进helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章元件清单helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第章心得体会helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip附录helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip第一章设计思路抢答器作为一种工具已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。在竞赛、文体娱乐活动(抢答活动)中能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者。本次课程设计的任务是:利用所学的数字电子技术知识设计一个八路智力竞赛抢答器。根据任务书的要求我们把智力抢答器分作四个部分来做即抢答器部分电路、定时部分电路、报警部分电路和计分部分电路。抢答器部分电路由抢答电路、优先编码电路、锁存器、译码电路和显示电路构成。定时部分电路由脉冲产生电路、定时电路、译码电路和显示电路构成。首先主持人能够负责控制整个抢答器系统能够控制系统清零和抢答开始开关。八组选手都有对应的按钮分别用SS来表示。抢答开始后开始s倒计时当组选手中的一组按下抢答按钮时优先编码器能够在第一时间分辨出抢答者的编号信号并通过锁存器进行锁存。然后译码电路对其进行译码最后由显示电路显示出选手编号同时s倒计时也将暂停并在显示器上显示。若时间已到无人抢答则本次抢答无效定时显示器上显示。主持人清零后所有显示器上的数字都将归零。第章工作原理智力抢答器的原理框图图智力抢答器原理框图智力抢答器的原理框图如图所示。其工作原理为:通电后主持人将开关拨到ldquo清零状态抢答器处于禁止状态编号显示器灭灯定时器显示设定时间:主持人将开关置ldquo开始rdquo状态宣布ldquo开始rdquo抢答器工作。定时器倒计时扬声器给出声响提示。当定时时间到却没有选手抢答时系统报警并封锁输入电路禁止选手超时抢答。选手在定时时间内抢答时抢答器完成:优先判断编号锁存编号显示扬声器提示。当一轮抢答之后定时器停止禁止二次抢答定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作ldquo清除rdquo和ldquo开始rdquo状态开关。主要芯片介绍()LSLS是线优先编码器。它允许多个输入信号同时有效但只对一个优先级最高的输入信号进行编码。LS的引脚图和功能表如图和表所示。图LS引脚图表LS功能表输入输出EIIIIIIIIIAAAGSEXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX()LSLS是同步十进制可逆计数器它具有下述功能:①异步清零:CR=,QQQQ=②同步置数:CR=,QQQQ=DDDD③保持:CR=LD=CPU=CPD=QQQQ保持原态④加法计数:CR=LD=CPU=CPCPD=QQQQ按加法规律计数⑤减法计数:CR=LD=CPU=CPD=CP,QQQQ按减法规律计数。图LS的引脚排列及逻辑符号LS的引脚排列及逻辑符号如图所示。图中:为置数端为加计数端为减计数端为非同步进位输出端为非同步借位输出端P、P、P、P为计数器输入端MR为清除端,Q、Q、Q、Q为数据输出端。其功能表如表所示:表LS功能表第章电路设计单元电路设计()抢答器部分电路设计该部分主要完成两个功能:一是开始抢答后分辨选手按键的快慢并锁存优先抢答者的编号同时通过译码并由显示电路显示编号二是禁止其他选手进行按键且判定操作无效。采用八线三线优先编码器LS和LS与非门组成的RS锁存器可以完成上述功能所组成的电路图如图所示。这个电路的工作原理过程:当主持人控制开关s置于ldquo清零rdquo端时RS触发器的R非端均为个触发器输出(QQ)全部置使LS的BI的非=显示器灯灭:LS的选通输入端ST的非=使之处于工作状态此时锁存电路不工作。当主持人把开关S置于ldquo开始rdquo时优先编码器和锁存电路同时处于工作状态即抢答器处于等待工作状态等待输入端的信号当有选手将键按下时(比如按下s)LS的输出YYY的非=YEX的非=经RS锁存后CTR=BI的非=经LS译码后显示器显示为ldquordquo。此外CRT=,使LS的ST的非为高电平封锁其他按键的输入。如果再次抢答需有主持人将S开关重新ldquo清除rdquo电路复位。图抢答模块电路图()定时部分电路设计节目主持人可根据题目的难度大小来设定某一次抢答的时间。通过定时电路对计数器进行预置计数器的时钟脉冲由脉冲产生电路提供。定时模块电路图如图所示可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器LS、七段数码管译码器LS、共阴极七段数码显示管来进行设计。其中两块LS实现减法计数通过译码电路LS显示到数码管上其时钟信号由时钟产生电路提供。而LS的预置数控制端可以实现预置数由节目主持人根据题目的难度大小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。按键弹起后计数器开始减法计数工作并将时间显示在共阴极七段数码显示管上。当有人抢答时停止计数并显示此时的倒计时时间如果没有人抢答且倒计时时间到时管脚BO输出低电平到时序控制电路控制报警电路报警同时以后选手抢答无效。图定时模块电路图()报警部分电路的设计报警模块电路图如图所示。这部分电路是由定时器构成多谐振荡器振荡频率fo=【(RR)C】其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号当PR为谐振荡器工作而当PR为低电平时电路停止振荡。图报警模块电路图()计分部分电路的设计计分电路主要是由个LS组成。计分显示电路是由一个位数十进制数组成。其中个位数一直为。所以显示个位数的显示管个输入端都接地。十位数开始显示所以置数端的输入为。百位数显示所以置数端输入为。通过开关UPDOWN来实现高低电平的切换从而实现选手得分的加减。总体电路设计经过以上分析我们将各部分电路连接并加以适当控制即得到了如图所示的八位定时抢答器的总体电路图。图总体电路图第章Multisim仿真图与线路安装图图Multisim仿真图图线路安装图第章故障分析与电路改进故障分析:()元器件在使用前就有损坏连接线路发生短路或断路(接插件接触不良)()实际的电路与设计的原理图不符元器件使用不当或损坏()倒计时电路不进行倒计时可能是两片十进制的同步计数器LS在用级联方式进行连接时连接不当也可能是LS的置数端并未与主持人的开关相连接导致LS并未有计时信号接收从而不进行倒计时()当有人抢答时倒计时电路并未停止倒计时。当有人抢答按下开关时此线路接地输入低电平信号该低电平信号分为两路一路输入到LS优先编码器中另一路输入到计时电路中使其停止倒计时。经过检查抢答开关与计时电路之间并未连接使得抢答开关闭合后产生的低电平信号并未送入到计时电路中()若显示器上显示的是不符合要求的数字在设计原理正确的前提下首先通过测试判断LS的输出a~g与LED管的a~g笔段是否连接有错。其方法是LS的输出a~g分别按规律输入高低电平观察LED管是否显示相应的数字。如果这个环节正常则问题在二极管编码电路再逐一进行检查。采用的故障排除方法:()直接观察法:直接观察法包括不通电检查和通电检查。检查仪器的选用和使用是否正确根据电路图分别检查各个芯片的引脚有无错接和漏接互碰等情况布线是否合理仔细观察元器件有无发烫、冒烟电子管是否亮。()对比法:怀疑某一电路存在问题时将此电路与工作状态相同的正常电路的参数进行逐一对比从中找出问题所在。第章元件清单v电源个LS片LS片显示管片定时器片LS片LS片LS片kOmega电阻个函数发生器个单刀单掷开关个单刀双掷开关个第章心得体会作为一名工科大学生除了熟悉平时上课老师教授的理论知识同时还要通过实践和实验对我们所学的理论知识进行深化了解和利用甚至能够创造出作品来。著名哲学家卡尔middot马克思曾经说过:ldquo实践是理论的来源而理论对实践具有能动作用。rdquo人们的认知水平就是在正确的理论与实践的作用下不断地呈螺旋状上升二者相辅相成缺一不可。因此我们进行数字电子技术课程设计还是很有必要的。从这两周的课程设计来看主要锻炼了我的动手操作能力和分析能力。从刚开始的分组选任务到设计绘制电路图再到仿真和实物接线图每一步都需要仔仔细细认认真真的完成每一个环节都要耗费大量的精力去思考分析。以前在数电实验课做的实验都没有接触到这些内容也只做到了MSI组合逻辑电路等实验难度及工作量与这次课程设计不是一个等级的。那么这次做课程设计内容也更加贴近现实生活难度也更加大。我们小组做的是八路智力竞赛抢答器拿到这个课题我们就先在网上查阅相关资料了解情况后我们将这个课题分作几个部分来做。之后我们开始查阅各种用到的芯片对它们的管脚图和功能表熟悉。在设计绘制及仿真电路图时我们用到了Multisim软件但由于之前没有接触过这个软件所以只好到网上下载安装汉化然后一步步地掌握这个软件的用法。电路图仿真成功后便开始在实验室接线。这有上百根的线要连起来这点对我们是一个巨大的挑战。有一根线连接错误或者芯片不工作整个设计结果都会失败。在电路仿真和实物接线期间我们曾经遇到过一些困难例如在接线完成后计时器不能正常计时显示抢答器部分不能正常显示选手编号等这些问题虽然困扰过我们但最终还是解决掉了。在这里要感谢指导老师对我们遇到的问题进行指导分析帮助我们找到故障根源。更多的功劳在于我们小组能够不怕失败不怕麻烦对电路一遍遍检查分析。恐怕这才是我们能够成功完成课程设计的关键吧。我认为课程设计除了能够加强我们的动手能力以外更多的是能够锻炼我们的分析能力思考能力。电子芯片有这么多我们不可能都把它们的管脚和功能表全都弄清楚只是我们需要的时候就通过查阅资料进行分析利用和设计。实验中也存在着各种未知因素能够导致实验失败比如线路连接错误芯片有损坏等等。面对这些问题我们不要气馁不要放弃要冷静思考问题所在哪怕有上百根线也要找出问题。两周的课程设计已经结束但其中的过程是难忘的是有意义的因为平时这么不起眼的东西还有这么多东西在里面。电子技术课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节()设计方案合理性与创造性软件仿真完成情况硬件调试完成情况答辩情况任务完成情况独立工作能力出勤情况设计报告()设计报告内容完整、规范图纸正确、清晰设计步骤规范、正确设计结果可行。综合评价课程设计成绩评定为:□优□良□中□及格□不及格指导老师签名:日期:

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