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1、1数字电子技术课程设计报告设计题目：多路智力竞赛抢答器姓 名： 学 号： 班 级： 同组姓名： 指导老师： 成 绩： 2设计时间： 2017.6.92017.6.18 摘要：数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后 按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力，了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能，熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力，掌握组装、调试方法。3关键词：抢答器、抢答电路、定时电路、报警电路
2、、555 定时器一、设计任务与要求1设计题目多路智力竞赛抢答器2功能要求4(1) 4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为 1，2，3，4。(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。(3) 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答，同时计数器显示此时的时间。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4) 抢答器具有定时（9 秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示
3、器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。参赛选手在设定时间（9 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5) 如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示 0。(6) 用 555 定时器产生频率为Hz 的脉冲信号，作为定时计数器的 CP 信号。设计步骤及要求：3设计步骤及要求（1）给出定时抢答器的组成框图；（2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试；（3）测定定时抢答器的逻辑功
4、能，以满足设计功能要求；（4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图；（5）按照要求写出设计报告。5二、方案设计与论证2.1 方案一、系统电路由四部分电路组成：抢答电路、定时电路、报警电路、时序控制电路。系统设计框图如下：多功能智力抢答器电路图如下：6U5ABCDEFGU6ABCDEFG5VVCC5VVCCS1 U9ABCDEFGU12A 74LS279D4 72 3 1 6 5U12B 74LS279D9 1311 12 10 15 14J1 J2 J3 J41Q 2Q 3Q 4Q01R 2R 3R 4RU8C74HC00D9108U8D74HC00D121311 BO CTRSTU8B74HC00
5、D456U8A74HC00D123U14C74HC00D9108STCLK T=1SC20.1uFC30.1uF5VVCCNPN8050BS201A BS201A BS201AU1DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD15 1 10 9 53 2 6 741113 1214BCQAQBQCQD BOD LOADCLRDOWNUP74HC192DU3ACOU71DIS7 OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCCLM555CNR1 15kohmR2 68kohmR31.0kohmLED_greenLED
6、2U2DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD15 1 10 9 53 2 6 741113 1214BCQAQBQCQD BOD LOADCLRDOWNUP74HC192DU4ACOR410kohmU10DA7 DB1 DC2 DD6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14EL5 BI4 LT3 4511BD9 7 6 1413 1 2121110 43 5150 2 3 4 5 6 7 EIA0 A1 A21GS U1174HC148NE0R5 R6R7 R810kohmLED_redLED1R9
7、510ohmU131DIS7 OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCCLM555CNR1015kohmR1268kohmC110uFR13510ohmR14 510ohmC4100uF200HzU15R111.0kohm7X1Kohm 7X1Kohm 7X1Kohm0 0 0002.2 方案二、同样采用数字电子电路设计，利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、定时器电路、报警电路和时序控制电路系统模块，再将各个模块组装起来实现要求的功能。但是设计的电路不一样。方案二电路图如下。7由于方案一下发之前，我们已经着手开始了方案二的制作，因此本次实验采用方案二。三、系统电路分析与设计系统电路
8、由四部分电路组成：1. 抢答电路设计抢答器电路的功能有两个：一个是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；二是使其他选手的按键操作无效。本设计选用优先编码器 74HC148 和 RS 锁存器 74HC279。其工作原理结合电路图自己分析。8图 1 系统设计框图9102. 定时电路设计节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用 2 片 74HC192 进行设计(实际提供一片 74HC192） ，最大预置时间为 99 秒，计数器的时钟脉冲由 NE555构成的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选
9、择自行分析。11123. 报警电路设计由 555 定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号ST控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号 ST为高电平时，多谐振荡器工作，可驱动蜂鸣器发声；其它时候控制信号 ST为低电平，多谐振荡器电路停振，输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。4. 时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它主要完成以下三项功能：（1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。（2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声报警，抢答电路和定时电路停止工作。（3）当设定的抢答时
10、间到，无人抢答时，扬声器发声报警，同时抢答电13路和定时电路停止工作。5.原理图6.元器件清单电子元器件清单品名 规格型号 技术要求 单件数量 单价（元） 总价通用板（或双面印制板） 10X15（cm 2） 1共阴极数码管 BS201A/0.5 英吋 2集成显示译码器 CD4511B 28 位优先编码器 74HC148 110 位同步加 /减计数器 74HC192 1四 SR 锁存器 74HC279 1555 定时器 NE555 2集成逻辑与非门 74HC00 2电阻器 RJ-68K-1/4W 2电阻器 RJ-15k-1/4W 214电阻器 RJ-1k-1/4W 27电阻器 RJ-10K-1/
11、4W 6电容器 CC1-0.1F (瓷片 ) 2电容器 CC1-10F (电解) 1电容器 CC1-100F (电解) 1发光二级管 红色、绿色各 1 2蜂鸣器 无源 1三极管 NPN8050 1按钮开关（自动复位） 轻触小型 4拨动开关 2 档 1集成电路插座 16 针 5集成电路插座 14 针 2集成电路插座 8 针 2数码管插座 40 针 14、实物制作及调试1、 检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。2、 焊接顺序：电阻、二极管、IC 插座、三极管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。要特别注意元器件的安装方向！元
12、件的安装高度是否适中。3、焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行） ，立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。4、按照接线要求位置，将连接线焊接到对应的插孔。注意导线颜色！5、剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚 0.5-1mm。6、检查元件及 IC 插座有无错焊、漏焊，方向是
13、否正确无误，将集成电路插入（注意15芯片方向）插座。7、通电测试：将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。连接线时一定要关掉电源！8、首先清零，然后观察 LED 数码管变化状态。5、设计总结及心得一开始拿到元器件的散件之后，看见复杂的电路布局，第一时间就给人以特别复杂的感觉，开始焊接时需要静下心来，仔细分析一下电路图，要先对总体框架进行分解、分析。从一个个小模块开始，从而完成完整的电路。当课设制作完成后的保存工作也很重要，比如前一天进行实验，是可以完成上述要求的功能的，但第二天再次实验时就会出现许多意想不到的差错，比如按下抢答器后，计时依然没有停止，然后要排查故障的原因，往往是导线松动导致的接触不良，但是要检查很久才能找到那根出现问题的线。在此次制作过程中既增强了我们的动手能力、合作能力，也增强了我们16发现问题以及解决问题的能力，是一次很有意义的实践。6、参考文献： 1.谢自美主编， 电子线路设计实验测试 （第二版） ，华中科技大学出版社 ,2003.2.阎石主编数字电子技术基础 ，高等教育出版社.3.杨志忠主编电子技术课程设计4.许小军主编数字电子技术实验与课程设计指导5.王立欣，杨春玲编电子技术实验与课程设计
