模电课程设计---智力竞赛抢答器

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1、 电子技术课程设计 智力竞赛抢答器 班级： 指导教师： 2012 年 6 月 18 日 智力竞赛抢答器 一、设计任务 1.设计目的： 学会运用所学的知识制作了一个简易的四路抢答器。 2.技术指标： (1)抢答器开关部分：此部分由四个开关组成。 (2)信号选择部分：对信号的选择以时间的先后顺序为依据，哪一路信 到就选择哪一个信号，同时对其它后到的信号进行封锁即关闭对信 号的接收 (3)时钟脉冲源部分：可为电路提供稳定的时钟信号，以保证电路的 正常工作 二、设计方案论证。 鉴于设计任务首先提出三种方案： 方案一：用电源、开关、直接控制发光二极管使选手抢答是对应的二极管直接发光。 方案二：用发光二极

2、管显示，用 74LS175N 对输入信号进行选择，同时实际对后到的信 号进行封锁。 方案三、根据电路求出要显示不同的路数的数字所需的编码，将其存在一个表中待用时 取出，4 路抢答输入信号有 4 各按键控制，程序一直判断是否有按键按下，没有则循环，有 则通过输入信号储存起来，后对输入信号进行扫描判断，最后根据扫描结果转入查表程序取 数，通过数码管显示输出结果，同时发光二极管灯亮表示抢答成功。 以上三个方案经过研究决定选择第二种方案，由于第一种方案过于简单，并且无法准确 判断哪个选手最先抢答成功，第三个方案太过复杂，以目前所学知识无法设计成功，第二种 方案比较适合目前所学知识并且使用性强，所以选择

3、第三种方案。 三、电路结构及其工作原理 1.电路的结构框图： 图 1 智力竞赛抢答器框图 2.电路的原理图： 震 荡 电 路 部分 信 号 选 择 部分 信 号 反 应 电路部分 总 开 关 电 路部分 抢答器开关 电路 图 2 智力抢答器电路原理图 3.电路工作原理： 抢答开始时，由主持人清除信号，按下开关 E,74LS175N 的输出 Q1Q4 全为 0，此时所 有的发光二极管 LED 均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作出判断的参赛者立即按 下开关，D 型触发器接收该信号并输送出去，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门送 出信号锁住其余三个抢答者的电路，不再接受其它的信号，其它三

4、个 LED 不能被点亮。从而， 可以确定最先按下按钮的选手获得答题权。最后主持人再次清除信号，进行新一轮的抢答 四、电路主要元件简介 1. 直流稳压电源； 2. 电阻：500(R1、R2、R3、R4)、1k（R5）、10 k（R6）； 3. 电容：0.1F(C1)； 4. 发光二极管 4 只； 5. 按键 5 个； 6. 集成电路 74LS175N 一片、74LS74N 一片及门电路； 7.D 型触发器动作特点为： （1）只有当 CLK 变为有效电平时，触发器才能接受输入信号，并按照输入信号将触发器的 输出置成相应的状态。 （2）在 CLK=1 的全部时间里，S 和 R 状态的变化都可能引起输

5、出状态的改变。在 CLK 回到 0 以后，触发器保存的是 CLK 回到 0 以前瞬间的状态。 下表格 1 为 D 型触发器的特性表，其中，Q 为触发器的初始状态，Q*为触发器的次态。 CLK D Q Q* 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 表格 1 D 型触发器的特性表 如图 3、图 4 分别为 74LS175N 和 74LS74N 的引脚排列图和功能表，其中 74LS74N 为 正沿触发双 D 型触发器(带预置端和清除端) ，74LS175N 为四 D 触发器 。 74LS175N 图 3 D 型触发器引脚排列图 74LS74N 的功能表

6、 表格 2 74LS175N 的功能表 表格 3 D 型触发器的功能表 五、电路仿真过程及结果 电路采用 Multisim 软件进行仿真，以下为仿真过程及结果： 一、开关选择电路仿真 二、脉冲发生电路 三、总电路图 当主持人清零时所有二极管均不发光，仿真图如下： 结果总结：当主持人将开关置于开始状态，即断开时，选手开始抢答，最先按下开关的 选手对应得二极管发光，其余选手再按开关则对应的二极管不发光，当重新开始新一轮的抢 答时，主持人先将电路进行清零处理即将开关 space 闭合，所有的选手二极管均不发光，新 一轮的抢答开始。选手抢答是二极管波形如下： 六、课程设计体会： 通过制作这个简易的四路抢答器，我从中感受到了把学过的理论知识应用到实践的成就 感。生活中处处都是知识，处处都是财富。生活中也随处可以见到所学过的知识。 我了解了设计电路的程序，并对电路设计过程也有了一个较为系统的了解。同时对单个 的元器件的特性有了进一步的了解。比如，LED 有它自己的工作电压和电流，所以和发光二 极管串联的电阻要选