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1、题目八路抢答器工作原理及其依据班级学号xxxxxxx_姓名xxx指导江老师时间景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书姓名xxx班级 08计科1班指导老师 江老师设计课题：八路抢答器工作原理及其依据设 计 任 务 与 要 求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过3050个或以上，根据 应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、 元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班
2、级名称、 学号、姓名等信息；4、对整体电路原理进行完整功能描述；5、列出标准的元件清单；设 计 步 骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与 其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于3000字。参 考 文 十卜献1 阎石数字电子电路北京：高等教育出版社，1997.2 谢自美电子线路设计实验测试武昌：华中科技大学出版社，2005.1、总体方案与原理说明12、显示
3、电路23、编码模块电路34、减计时电路45、秒脉冲产生电路66、总体电路原理相关说明87、总体电路原理图108、 元件清单11参考文献13设计心得体会 141. 总体方案与原理说明本设计可实现八路带倒计时抢答功能，实现方法较为巧妙，同时在没有用可编程芯片的情况下总体电路较为简洁。设计主要由以下四大板块构成： 编号显示电路 倒计时显示电路 脉冲信号产生电路 倒计时停止控制电路各个板块间互有反馈，很好的实现了该设计应该实现的功能流程图:2. 显示电路本电路采用七段共阴级数码管显示，同时采用74LS48来译码驱动数码管。具体电路如图 1：RPACK7 330 QUG74LS48D g图 1-数码管驱
4、动电路表 1-74LS48 真值表该模块原理很简单， 74LS48 三个控制端置相应的有效电平后，输出对应 BCD码的七段显示码， 74LS48 真值表见表 1。3. 编码模块电路该模块采用74LS148 8-3线优先编码器来编码，由于是低电平触发，电路中应用10K上拉电阻，在触发端无动作时，输出为111, GS输出1；当触发端有动作时，输出相应编号的BCD码的反码，同时GS输出0.具体电路见图2：图 2-编码模块电路表 2-74LS148 真值表4. 减计时电路本模块采用可预制的十进制同步加/减计数器 74LS192，192 的清除端是异 步的。当清除端（CLR）为高电平时，不管时钟端（CP
5、D、CPU）状态如何，即可 完成清除功能。192的预置是异步的。当置入控制端（LOAD）为低电平时，不 管时钟CP的状态如何，输出端（QAQD）即可预置成与数据输入端（AD）相 一致的状态。192的计数是同步的，靠CPD、CPU同时加在4个触发器上 而实 现。在CPD、CPU上升沿作用下QAQD同时变化，从而消除了异步计数器中出 现的计数尖峰。当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU，此时另一个 时钟应为高电平。当计数上溢出时，进位输出端（CO）输出一个低电平脉冲， 其宽度为CPU低电平部分的低电平脉冲；当计数下溢出时，错位输出端（BO） 输出一个低电平脉冲，其宽度为CPD低电平部分的低
6、电平脉冲。具体电路如图 3，74LS192真值表见表3：d |d |10kQ图 3-减计时电路表 3-74LS192 真值表5. 秒脉冲产生电路此模块采用555构成的多谐振荡器，产生矩形波。其周期计算公式T=0.69*(R6+2*R7) Cl,占空比 D= (R6+R7) / (R6+2*R7) *100%。由于只是仿真，电路中的参数只是一个参考。如若制作硬件，可加入一个可变电阻器。具体电路如图4，附加图 4-1 为仿真结果：图 4-1-仿真结果6. 总电路原理及其电路图为了更有效的描述该设计的原理，报告中有相同和相似工作原理的讲诉都只 描述一次。同时在讲述一模块的原理时，忽略另一模块的影响。
7、同时各芯片还有 不涉及到本设计的功能，都做无效化处理。八路带限时抢答器功能实现的最直接证明就是三个数码管的正常显示，第一 个数码管用来显示编号，二三数码管用来显示秒倒计时。在本设计中编号为18 （非07），秒倒计时可从 099 秒预置。首先是编号的显示，设计中采用七段共阴数码管，另由 74LS48 驱动，编码 电路采用74LS148 8-3线优先编码器完成，锁存由四R-S触发器集成电路74LS279 完成。现在从编码电路讲起，在没有任何按键按下时，74LS148的输出端（默认 为AO、Al、A2）全为高电平，而输出端分别接至R-S触发器的置1端（低电平 有效），编码器的GS输出端接在第四个R-
8、S触发器的置1端（R-S触发器初始状 态都为Q输出低电平），输出Q端分别接至驱动器的BCD码输入端，第四个R-S 触发器的 Q 端则接至数码管驱动器的消隐端（低电平有效），所以初始态是数码 管消隐无显示。在编码器有触发时，输出端输出相应的二进制电平，同时GS端 输出低电平，驱动器的消隐端无效，数码管显示相应的编码。这里特别说明一下 如何把0编码成8,该电路中如果触发DO端的话R-S触发器的输出是0001,而驱 动器74LS48的BCD码输入端是X000，有且只有在低三位输入为0时，D端才能 为高电平，这里就用到了两个或门，或门是只要有一个输入端为1输出为1，有 且在输入端都为0时输出0,所以只
9、有在D0触发的情况下低三位都为0使之显 示 8。接下来便是该设计中的另一大模块倒计时显示电路的原理，该模块用的 74LS192十进制可预置数计数器，可以做加减计数。该芯片的LOAD为低电平是 输出端输出预置数（优先于信号端）,所以在初始阶段先是LOAD端为低电平置数, 然后在LOAD端为高电平时，如果低位计数器有减数脉冲输入时做减法，并送相 关的数据给数码管驱动器显示相应的数据。秒脉冲产生电路由 555组成，该模块为555多谐振荡电路，原理在这里不再 累诉。另倒计时停显电路用一个D触发器构成的双稳态完成，本设计中只有两种 情况下要停止倒计时，第一是编码电路有触发（也就是有人抢答），第二是倒计
10、时至 00（否则会从 99 减下去）。在编码器有触发的时候 GS 端输出低电平并锁存 到 R-S 触发器的输出使驱动器消隐无效同时经过反向是 D 触发器的置 1 端有效， 使 D 触发器 Q 端输出高电平，又经反向使与非门输出为确定状态 1，无法传输减 法脉冲倒计时停止。另一情况是在减至 00 时，高位计数器的借位输出端会输出 一个低电平脉冲（常态输出高），该脉冲经反向触发D触发器，使之输出Q=D, 因常态0为高电平，所以与非门被封锁无法传输脉冲。最后再统诉一下上面没有解释的功能，本设计有一个控制开关，在开关打在 清除端时， R-S 触发器及计数器 LOAD 端和 D 触发器清零端都接地，使抢
11、答数据 无法传输给驱动器，计数器置数，同时使D触发器工作在常态（Q端输出低电平）。 同时呢在编码器的选通端EI（高电平时编码无效）之前接入一个与非门，通过清 除端和D触发器Q端控制，在清除时EI为1,无法编码，而另一个编码无效的 是在计数器减到 00 时， D 触发器的跳变，使 EI 为 1，从而使在倒计时完成后即 使有抢答也不会再显示编号。7. 总体电路原理图330 QRPACK7RPACK7vccvcc5V5V开始i.5Vnnw74LS32D74LS04D445V5、U15BTHRJ6J8CDG2苕 SS U1074LS148D清除1$莒弓合S2 U9llllllllR3330 Qllll
12、llllR2330 Q+ ci 存.萨亠C2 半0.1亦Be TrigtzxsciU11AU13A74LS04DU11B/4LS32U宀 U13B /74LS04DXbf41R1O 10kQ74LS00D百 LED：!VCCU13D 74LS04DVCCVCCR9 330Q74LS192DR6HvVV15kQU13ER4 330QVfLEDIU15A74LS00DU13C/74LS04DVCCLM555CIITHI咖B S2 U874LS192D 乂asua i Sj naUG74LS48D |滞U574LS48D |滞U474LS48D |滞io U14A1Q10kQ10kQ匚U2RPACK
13、7/CC3SU7A74LS279D弓尹B74LS279D 确常 & sn K Cbl N TT CMI8.元件清单序号名称规格数量174HC24510个274HC5956个3APM49531个4AT89C2051(DIP)4个5ATMegal64个6BT1365个7DS12C8871个8DS13022个9DS18B201个10LM386(DIP)5个11MAX2325个12PL-2303(sop)1个13STC89C52(DIP)1个14ULN2803直插5个15按键自锁开关六脚20个16按键6*6*5mm78个17按键12* 1220个18插槽起拔3个19插槽28P25个20插槽40P38个21插槽20DIP12个22插座14P10个23插座16P01个24超声波发射接收2个25点阵3.8 *3.84个26电容10uf50个27电容30P1个28杜邦线140个29接插件电源座10个30接插件USB接插件A型母口10个31接插件9脚串口弯脚公头13个32接线端子20个33晶振11.059215个34晶振
