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1、数字电子技术实习报告数字电子技术实习报告名称：名称：四人智力竞赛抢答器的设计四人智力竞赛抢答器的设计专业：专业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化班级：班级：0909 级电气一班级电气一班学号：学号：姓名：姓名：卢玉芳卢玉芳实习时间：实习时间：2011-4-182011-4-18 至至 2222 日日前言前言关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是 在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中， 这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场 的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实 用，运用前景
2、非常广泛。在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪 一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人 的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙 的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可 分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实 际用途。一、实验目的一、实验目的 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。二、实验内容和要求二、实验内容和要求设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。 （1） 计一个智力竞赛抢答器
3、，可同时供 4 名选手参加比赛，他们的编号分别 是 1、2、3、4，各用一个抢答按钮 （2） 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码 管灭灯）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，编号立即锁存，并在 LED 数码管行显示出选手的编号，同时扬声器给出音 响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一 直保持到主持人将系统清零为止。 （4）用 555 产生频率为 1HZ 的脉冲信号，作为定时计数器的 CP 信号。三、电路原理及设计三、电路原理及设计电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路
4、和 LED 产生电路 组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其它选手抢答，然后编码，在经 4 线 7 段译码器将数字显示在显示器上同时产生 LED 光。主持人宣布开始抢答，清 零显示和 LED。 1. 以锁存器为中心的编码显示电路 抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四 D 触发器 74LS175 为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为 8421BCD 码，进而送给 7 段显示译码器。抢答信号的锁存可通过 D 触发器的输出相“与”反馈门控制触发脉冲实 现，当无人抢答时，4 个 D 触发器的输出 Q 非相与，为“1”时，脉冲能够 进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变
5、为“0”，使脉冲不能进入触发 器，从而防止其他人抢答。锁存编码真值表如下所示： 锁存器输出编码器输出 Q4Q3Q2Q1DCBA 00010001 00100010 01000100 100010002. 脉冲产生电路：采用 555 可产生脉冲，电路可通过更改 RC 参数调整脉 冲频率。 3. LED 电路的调试。四、芯片管脚图四、芯片管脚图1. 图为 74LS175 芯片的管脚图：2.左图为芯片 74LS00 的管脚图，右图为芯片 74LS20 的管脚图：3.图为 555 芯片的管脚图：4. 图为 CD4511 芯片的管脚图：5.数码管的管脚分布图：五、电路原理图五、电路原理图方案一方案一下图
6、为电路仿真原理图和手绘原理图：该电路由四个 D 触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。其中 S1，S2，S3、S4 为抢答人按钮，S5 为主持人复位。74LS175 为四 D 触发器。无人抢答时，S1S4 均未被按下，1D4D 均为低电平，在 555 定时器电路产 生时钟脉冲作用下，1Q 立即变为高电平，对应指示灯 X1 发光，同时数码管显 示为 1，将 555 定时脉冲封锁，此时送给 74ls175 的 CLK 端不再有脉冲信号， 所以 74LS175 输出不再变化，其他抢答者再按下按钮也不起作用，从而实现了 抢答。若要清除，则由主持人按 S5 按钮完成，并为下一次抢答做好准备。方案二方案二下
7、图为四人智力竞赛抢答器的另外一种实现方法，用 74LS373 和 74LS147 代 替了方案一中的 74LS175 和 555 芯片来控制 LED 和编码显示器，也能达到同样 的效果，由于实验室器材条件有限，本实验选用方案一。六、抢答器调试要点六、抢答器调试要点1、画出整个系统的电路图，并例出所需器件清单。2、领取器件，并按电路图接线，认真检查电路是否正确，注意器件管脚的连 接，“悬空端”、“清零端”、“置 1 端”，电源、接地，要正确处理，3、单元电路检测接通电源后，双踪示波器观察脉冲电路的输出波形，看其是否满足设计要求， 支持人给开始信号，再观察减法计数器的输出经数码管显示是否正确。观察
8、选手抢答时锁存器输出是否控制其时钟脉冲的通断，从而判断是否自锁 了其他选手的抢答信号。抢答信号到 BCD 码的转化可将转化逻辑的输出与真值 表对照检查，看设计是否正确。主持人开始，计时器到零控制，可检测。4、系统连调给整个系统上电，支持人给开始信号，对选手给抢答信号和没有抢答信号分 别进行测试，观察抢答的显示结果。七、总结与体会七、总结与体会 本次的实习任务是按规定要求完成四人抢答器，四人抢答器的功能是本抢答 器供 4 位选手进行抢答，4 位选手分别各用 4 个抢答器，S1、S2、S3、S4， 还有一个是复位开关 S5 供主持人进行抢答器的复位。该抢答器可以通过发光 二极管来显示 4 位选手的
9、抢答情况，一次抢答只会显示一个发光二极管，也就 是只有一位选手能够抢到答题的机会，禁止其他选手抢答，完全符合抢答规则。虽然很快的完成四人抢答器原理图的绘制，并且也练习了绘制其他电路图。 但是在上机过程中，也发现了不少的问题，比如：在缩小原理图时发现，各导 线与元器件的接口处发现是断开的，起初认为可能是要加节点，担心会断路， 所以加了节点后进行检测时发现了好多错误，经过不断的尝试，发现这是无关 紧要的，加了节点反而画蛇添足，导致了电路图错误。短短一周的实习，让我发现了自己存在一些问题。在上机画电路图时，自 己粗心大意，该有的节点没有，不该有的节点却有，让我的电路图错误百出。 上机时，自己只安于现
10、在所了解的，有些元器件老师没提到过，自己却不会主 动的了解，所以导致了在上机测验时有的元器件找不到编号，无法完成电路图。 在焊接时，自己急于求成，导致了有个集成电路的插座插反了，好在那只是插 座，不然，在接下来的布线时会很麻烦。在这次实习过程中，我也学到了许多。1、在开始实施一件事之前，应该做 好充足的准备，如有必要，也要进行足够的试验，在正式焊接电路板之前，我 们在练习板上进行多个元件不断的焊上和焊下，为我们之后的正式板焊接，做 好了充足的准备。2、在进行过程中，我们应该有足够的耐心，不受外界因素的 干扰，这样效率才能最高。在焊接电路板时，由于焊接导线的过于繁琐，再加 上有些人很早的完成了电
11、路板焊接，使自己心浮气躁，不能静下心来完成焊接， 这样大大降低了自己的效率。3、要善于观察，观察他人的方法，来不断完善自 己。在初次进行焊接时，不知如何下手，通过观察别人的方法，使自己找到了 适合自己的焊接方法。在排线时，通过观察他人的排线方法，来优化自己的排 线布置，使得自己的排线更简洁。通过短暂几天的学习，让我体会到想要创造一个实用的电子设备要经过很 长时间的设计与改造，因为实际与理论有很大的区别。在我们学习的过程中不 仅考验了我们对知识的吸收和掌握，而且也考验了我们的细心和耐心。这次实习更多的是让我看清楚了自己，明白了凡事都需要耐心，实践是检验 真理的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。这将有助于我 今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习，同时我认为我们的 工作是一个团队的工作，必须发扬团结协作的精神。八、参考文献八、参考文献基于 Multisim10 的电子仿真 实验与设计 王连英 北京邮电大学出本 社电子技术动手实践 崔瑞雪 北京航空航天大学出版 社数字电子技术基础 余孟尝 高等教育出版社
