电子技术综合实验课程设计-智力竞赛抢答器的设计.docx

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1、华处电力士号课程设计（综合实验）报告（20132014年度第1学期）名称：电子技术综合实验题目：智力竞赛抢答器的设计院系：电气与电子工程学院班级：通信1103学号：11U210325学生姓名：指导教师：设计周数：1周成绩：日期：2014年1月2日目录设计任务书1一、综合实验的目的与要求3二、设计框图及电路系统概述2. 1电路功能描述42.2 总体方案设计4三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算2.3 主持人控制台电路42.4 选手控制台电路52.5 抢答显示电路53. 4选手违章抢答控制电路63. 5计分电路73.6计时电路8四、调试过程及结果分析8五、设计、安装及调试中的体会9六、参考

2、文献9电子技术综合实验任务书一、目的与要求1 .目的LI综合实验是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练。1. 2注重培养学生正确的设计思想，掌握综合实验的主要内容、步骤和方法。1. 3培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。2. 4提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。2.要求2.1 能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。2. 2根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献

3、资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。2. 3进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。2. 4学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。2. 5学会撰写综合实验总结报告。2. 6通过综合实验，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生树立一定的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。3. 7在综合实验过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、主

4、要内容共有8个既有学习价值又有一定的实用性和趣味性的设计课题，学生根据自身情况自由选择其中之一。1 .移位寄存器型彩灯控制器2 .智力竞赛抢答器3 .电子拔河游戏机4 .交通信号灯控制器5 .数字电子钟6 .电子密码锁7 .电子秒表8 .数字电子钟（硬件）三、进度计划序号设计（实验）内容完成时间备注1设计内容讲解、学习资料查找方法半天2发放材料、清点材料、熟悉各种元器件半天3查找资料、设计电路、绘制总体电路草图1天4电路组装并调试或在MUltiSinl上绘制电路图、仿真并调试2天5验收、撰写实验报告1天四、设计（实验）成果要求L学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方窠的设计，通过论证与选

5、择，确定总体方案；然后对方案中单元电路进行选择和设计计算；最后画出总体电路图。2 .预设计经指导教师审查通过后，学生即可向实验室领取所需元器件等材料，在面包板上组装、调试电路，使之达到设计指标要求。3 .在MUItiSim软件平台上学生可直接设计、仿真和实现，直至达到设计要求。五、考核方式4 合以下指标评定课程设计总成绩：优、良、中、及格和不及格。1 .设计方案的正确性与合理性；2 .实验动手能力（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力以及创新精神等）；3 .总结报告；4 .答辩情况（课题的论述和回答问题的情况）；5 .设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神。学生姓名：指导教师：年月日一、综

6、合实验的目的与要求1 .设计制作一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。设置一个“系统复位”或“抢答准备命令”按钮和一个“抢答开始命令”按钮供主持人使用。2 .电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出“抢答开始命令”后，若参赛者按下抢答按钮，就显示最先抢答者者的组号，指示抢答有效，并以声音警示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按钮,也显示抢答者的组号，但指示抢答无效，并以声音警示。要求确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。3 .在发出“抢答开始命令”后开始计时，经过规定的抢答时间后若没有人抢答

7、，就发出“抢答时间到”的信号，以声光警示，并锁定输入电路使各路抢答信号无法再输入。4 .设置计分电路，开始时每组预置为100分或其他，答对一次加10分，答错一次减10分。二、设计框图及电路系统概述定时抢答器的总体框图如下图所示。他主要由主体电路和扩展电路两部分组成。主体部分完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号。同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时的抢答功能。2. 1电路功能描述：（1）主持人预置每组100分。（2）主持人按准备按钮，宣布准备抢答并宣读题目。（3）判断有无违章抢答，如果有违章抢答，红色指示灯亮并显示组号，给以口头警告并重新执行第

8、二步。若无违章抢答，则进行第四步。（4）主持人按开始抢答按钮，宣布开始抢答。（5）选手进行抢答，显示抢到答题权的参赛队组号，经主持人允许开始答题。（6）主持人根据选手回答情况，加10分或者扣10分。2. 2总体方案设计：本实验需要设计能容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，因为六组参赛队的电路基本相同，所以先设计出一组参赛队的抢答电路。电路主要包括主持人控制台电路和选手控制台电路及中间的功能实现电路。具体电路图设计包括以下几个部分：主持人控制台电路，选手控制电路，选手违章抢答指示电路，选手抢答显示电路，计分电路，计时电路。三、各单元电路的设计方案及原理说明、参数计算3. 1主持人控制台电路：主持人控

9、制台电路需要包括所有参赛队”初始置100分“按钮，“准备抢答”按钮，“开始抢答”按钮，以及每个队“加10分”按钮，“减10分按钮”。3.2 选手控制台电路:每个参赛队在主持人下达了“开始抢答命令”后可以按下抢答器按钮进行抢答。3.3 抢答显示电路：抢答显示电路能在有违章抢答时显示违章抢答组号以及亮起表示违规的灯，也能在主持人下达“开始抢答”命令后显示获得抢答权的参赛队组号。显示组号是通过利用优先编码器74LS148的优先编码的特性来实现。U17用来显示抢到问题的组号。在选手按下抢答按钮之后，向优先编码器中输入信号，输出端连接74LS279芯片提供的RS锁存器，然后利用74LS148芯片的GS端

10、输出的信号连接至EI端将芯片再输出一次之后暂时停止工作，以达到只显示第一个按下按钮的选手编号的功能。3. 4选手违章抢答控制电路:在主持人下达“准备抢答”但尚未下达“开始抢答”命令时，U5A的1端为准备抢答的信号输入，为高电平，2端为开始抢答信号的输入，因为还未按下本应为低电平，但经过反相器使得输出为高电平，此时若有选手抢答，5端会输入1,因此会点亮抢答警示灯XI。3. 5计分电路：当取得抢答权的参赛队回答完问题时，主持人根据其结果正确与否进行加减分。在该电路中主持人按下预置100分按钮，即为所有参赛队初始预置100分。初始置100功能是利用计数器芯片74LS192的置数功能来实现的。两个74

11、LS192芯片11端接入主持人的置100分按钮,当主持人按下该按钮时会使计数器置预设的值，分别为IoO0,OOOOo当一组选手答对或答错问题时，主持人可以先按下该队的加减分按钮，然后再按下确认键即可完成对该队的加减分。例如按下加分按钮时，由于减分按钮为低电平，但经反相器输入到DOlVN端为高电平，此时只需要在UP端输入一个脉冲序列即可完成加法计数，因此需要按下确认键相当于提供一个脉冲。74LS21OU19AU20AE74LS09D74LS04DA的记分器个位DCD.HEXiEH74LS09D74LS04D3. 6计时电路:当主持人下达“开始抢答”命令后开始计时，在计数器经过10个数之后，RCO

12、端输出高电平，使ET端输入进低电平保持当前示数，并点亮指示灯X2以提醒主持人进入下一题。四、调试过程及结果分析在一开始设计编码器电路显示抢答组号的时候，没有设置锁存器，而又由于优先编码器的特性，会出现一些问题：例如在2号选手先按下抢答器时，1号再按下，此时显示的是号是1,因此我加入了锁存器锁住第一个输入的信号。在违章抢答提醒电路中，主要是要给灯提供一个3路与的信号，当其为高电平的时候，警告灯就点亮，而这三路信号中最复杂的是由6组选手控制的开关处提供的信号，我设计了一个与非门电路，当6组选手有一个人按下抢答器之后，便可以提供一个高电平给3路于的门电路，以达到点亮灯的目的。在计时电路的调试中，一开

13、始我的输入脉冲设置的是IHZ但由于这个仿真时走的时间和现实时间不一样快，所以等了很久也不见计数器显示的数字跳动，以为是连错了，后来将频率调大之后可以较为快速看到跳变过程。在计分电路的调试中，我感觉这个组件是最难设计的，因为开始的时候无法做到加减分数后来仔细的研究了芯片的功能才搞懂芯片加减计数所需要的引脚信号,再根据要求设计电路，现在可以通过主持人控制的按钮较为方便的实现队伍的加减分数。五、设计、安装及调试中的体会实验设计是利用从局部再到整体的设计原则，依据所需实现的功能要求，将各个子功能模块设计出来，将各个模块进行验证分析后，在将其组装成一个整体，这样的设计思路简单,条理清晰，便于差错分析。对

14、于六路智力竞赛抢答器的设计，从设计要求及功能分析，它主要由三个重要部分组成，即抢答电路，计时电路和计分电路。从而可以知道，这个抢答器的设计需要从局部到整体，即需要先设计出各部分电路，然后再把它们组装在一起。除此之外,还有部分的反馈电路，才能让它们合理组合，并且能够实现抢答计分报警等功能。对于电路的设计，首先得知道要实现各部分电路功能所需的元件及大致的组合方式；另外，还得清楚知道所需芯片的功能和用法，以便能正确连接，这就需要知道芯片各引脚的功能和高低电平的触发对于电路的设计过程，我首先分析了老师给我们的课题，然后上网搜索了一些有关资料，再借助实验指导书和数字电子技术基础，开始了初步的设计，首先按

15、步骤一步一步的设计，即先设计抢答电路，再设计计时和积分电路，但由于对RS触发器的锁存功能不太了解怎么用，所以在抢答电路的设计设计上遇到了一些困难，不过最后在多次尝试下，还是成功的设计了出来。至于计时电路和计分电路，相对简单一些，经过几天的努力，终于成功的把抢答器设计了出来，并且调试成功。最终设计的电路图已能够基本满足各项功能要求。本次设计实验对自己来说使一次非常好的锻炼，能够很好地体现自身的综合素质。课程设计就是理论联系实际最好的方式，经过这样的课程设计，真的让我们学到了很多，也清楚的知道理论跟实际之间的差别。智力竞赛抢答器这一题不算太难，我开始是依据书上的思路进行设计发现非常繁琐，通过自己的大胆思考，终于利用优先编码器实现了自己的突破，做出来时自己很高兴，这就是一种成就感。对于此次的抢答器设计，我们对74LS148.74LS192.74LS16O等芯片和RS触发器有了更深刻的了解，对于multisim软件，虽然课堂上用过，但一直只是照着课本按部就班地