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1、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)設(shè)計(jì)(論文)題目: 數(shù)字搶答器電路設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè): 應(yīng) 用 電 子 技 術(shù) 班 級(jí): 應(yīng) 電 08-2 學(xué) 號(hào): 0 8 1 8 0 6 3 姓 名: 王 禹 指導(dǎo)教師: 彌 銳 二0一0年七月十日第 25 頁(yè)四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 生姓 名王禹學(xué)號(hào)0818063班級(jí)應(yīng)電08-2專(zhuān)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計(jì)（或論文）題目數(shù)字搶答器電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職 稱(chēng)工作單位及所從事專(zhuān)業(yè)聯(lián)系方式備 注彌銳高級(jí)工程師四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院13881270265設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：設(shè)計(jì)指標(biāo)搶答器可同時(shí)供7名選手或7個(gè)代表隊(duì)比賽；設(shè)置一
2、個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)由主持人控制；搶答器具有鎖存與顯示功能；具有搶答報(bào)警功能；進(jìn)度安排：第1周第5周：任務(wù)下達(dá)，理解消化任務(wù)要求；查閱資料；初步設(shè)計(jì)方案確定；第6周第10周：設(shè)計(jì)方案確定，分模塊部分完成；第11周：查找問(wèn)題，分析解決難點(diǎn)；第12周第15周：分模塊調(diào)試，整體電路調(diào)試，論文書(shū)寫(xiě)等；第16周：答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料：1.電工、電子技術(shù)實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)，徐磊、楊錚主編，中國(guó)電力出版社2.電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)，張存禮、韓愛(ài)娟主編，北京師范大學(xué)出版社3.電子線路課程設(shè)計(jì)華永平、陳松編著，東南大學(xué)出版社4數(shù)字電子技術(shù)從入門(mén)到精通，劉午平主編，國(guó)防工業(yè)出版社5實(shí)用數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)速成
3、，何書(shū)森，何華斌主編，福建科學(xué)技術(shù)出版社 6數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹，肖景和主編，人民郵電出版社7數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，黃繼昌，郭繼忠，張海貴等主編，人民郵電出版社8數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，楊頌華，馮毛官，孫萬(wàn)蓉等主編，西安電子科技大學(xué)出版社9實(shí)用電路手冊(cè)，楊寶清，宋文貴主編，機(jī)械工業(yè)出版社審批意見(jiàn)教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)目 錄摘 要3第1章 緒 論4第2章 搶答器的基本組成52.1 搶答器的組成52.2 單元電路概述5第3章 單元電路的設(shè)計(jì)73.1 開(kāi)關(guān)陣列電路73.2 鎖存脈沖形成電路83.2.1 電路設(shè)計(jì)83.2.2 元件介紹83.3 編碼器103.
4、3.1 電路設(shè)計(jì)103.3.2 元件介紹113.4 鎖存器123.4.1 電路設(shè)計(jì)123.4.2 元件介紹133.5 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器143.5.1 電路設(shè)計(jì)143.5.2 元件介紹153.6 數(shù)碼顯示器163.6.1 電路設(shè)計(jì)163.6.2 元件介紹173.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)183.7.1 電路設(shè)計(jì)183.7.2 元件介紹18第4章 整機(jī)電路與仿真22設(shè)計(jì)總結(jié)24致 謝 篇25參考文獻(xiàn)26附錄1 整機(jī)電路圖附錄2 元器件清單表摘 要智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑、寓教于樂(lè)的活動(dòng)形式，而搶答是智力競(jìng)賽中非常常見(jiàn)的一種答題方式。在進(jìn)行智力競(jìng)賽時(shí)，往往都是幾個(gè)組搶答問(wèn)題，這就要求在時(shí)間上嚴(yán)格地區(qū)分先后。若是僅
5、憑主持人的主觀判斷，則很容易造成錯(cuò)判、誤判。為此，我們需要設(shè)計(jì)一種具備自動(dòng)鎖存、置位、清零等功能的智能搶答器來(lái)解決這些問(wèn)題。該電路就是為智力競(jìng)賽搶答所設(shè)計(jì)，具有反應(yīng)迅速，精確無(wú)誤，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。電路主要由三部分組成：數(shù)字搶答電路、時(shí)序控制電路以及報(bào)警電路。其中數(shù)字搶答部分有一個(gè)74LS148編碼器、74LS175鎖存器、CC4511譯碼器和LED數(shù)碼管顯示器組成，可以將七位搶答者的按鈕信號(hào)通過(guò)編碼、鎖存及譯碼后輸出，驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示出最先搶答者的編號(hào)。而時(shí)序控制電路的功能是當(dāng)參數(shù)選手按下?lián)尨鹌鲿r(shí)，使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。關(guān)鍵詞：搶答；編碼；鎖存；譯碼顯示；報(bào)警第1章 緒 論隨著集成技術(shù)的發(fā)展
6、，尤其是中、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越多地滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)地各個(gè)部門(mén)，目前數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子測(cè)量?jī)x表、電視、雷達(dá)、通信等各個(gè)領(lǐng)域。其中，搶答器就是典型的一種運(yùn)用數(shù)字集成的設(shè)備。在日常生活中，各種智力競(jìng)賽越來(lái)越多，而搶答器是必不可少的設(shè)備之一，答題時(shí)一般分為必答和搶答兩種。必答有時(shí)間限制，到時(shí)要告警。而搶答則要求參賽者作好充分準(zhǔn)備，由主持人宣讀完題目后，參賽者開(kāi)始搶答，誰(shuí)先按下按鈕，就由誰(shuí)答題，但競(jìng)賽過(guò)程中很難準(zhǔn)確判斷出誰(shuí)先按下按鍵，因此使用搶答器來(lái)完成這一功能是很有必要的。這里所設(shè)計(jì)的搶答器是一種較簡(jiǎn)易的搶答器，沒(méi)有使用過(guò)多的、復(fù)雜
7、的元器件。它的特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、制作方便、操作簡(jiǎn)單、方便、性能可靠，適用于多種智力競(jìng)賽活動(dòng)。該搶答器能供七人使用，它主要實(shí)現(xiàn)以下功能：為7位參賽選手各提供一個(gè)搶答按鈕，分別編號(hào)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7；主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開(kāi)始；搶答器要有數(shù)據(jù)鎖存與顯示的功能。搶答開(kāi)始后，若有任何一名選手按動(dòng)搶答按鈕，則要顯示其編號(hào)，并且揚(yáng)聲器發(fā)生提示，同時(shí)其他人再按對(duì)應(yīng)按鈕時(shí)無(wú)效，直至系統(tǒng)被主持人清零。這個(gè)搶答器設(shè)計(jì)基本上滿(mǎn)足了實(shí)際比賽應(yīng)用中的各種需要。在實(shí)際中有很大的用途。第2章 搶答器的基本組成2.1 搶答器的組成搶答器的構(gòu)成框圖如圖2-1所示，主要由開(kāi)關(guān)陣列電路、編碼器、譯碼器、
8、鎖存器、報(bào)警器和譯碼顯示器幾部分組成。其工作原理為：接通電源后，主持人將開(kāi)關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器為0；主持人將開(kāi)關(guān)置“開(kāi)始”狀態(tài)時(shí)，宣布“開(kāi)始”搶答。選手按下按鍵后，搶答器完成優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示等功能。當(dāng)一輪搶答之后，如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。圖2-1 搶答器的整機(jī)組成框圖2.2 單元電路概述1.開(kāi)關(guān)陣列電路該電路主要由多路開(kāi)關(guān)組成，每一位競(jìng)賽者與一組開(kāi)關(guān)相對(duì)應(yīng)。開(kāi)關(guān)應(yīng)為常開(kāi)型，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)松開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。2.編碼器編碼器的作用是將參賽選手搶答后的開(kāi)關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的8421BCD碼，以
9、提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。3.鎖存脈沖形成電路鎖存脈沖形成電路的作用是：當(dāng)有選手按下按鍵的瞬間形成一個(gè)脈沖信號(hào)，送到鎖存器作為鎖存輸入數(shù)碼所需的時(shí)鐘脈沖，這里應(yīng)注意與鎖存器所需的脈沖極性相配合。4.鎖存器當(dāng)某一開(kāi)關(guān)首先按下時(shí)，鎖存電路被觸發(fā)，在輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)電平信息，同時(shí)為防止其它開(kāi)關(guān)隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，最先產(chǎn)生的輸出電平變化又反過(guò)來(lái)將本觸發(fā)電路鎖定。5.七段顯示譯碼器譯碼驅(qū)動(dòng)電路將編碼器輸出的8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。6.數(shù)碼顯示器數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管和液晶（LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)選用LED數(shù)碼管。
10、7.報(bào)警電路報(bào)警器的作用為有選手搶答時(shí)，在報(bào)警信號(hào)的控制下發(fā)出報(bào)警響聲以提示主持人有選手搶答。第3章 單元電路的設(shè)計(jì)3.1 開(kāi)關(guān)陣列電路如圖3-1所示為8路開(kāi)關(guān)陣列電路，從圖可看出,電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，圖中PR1為限流電阻排，當(dāng)任意一個(gè)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的輸出為低電平，否則為高電平。圖3-1 開(kāi)關(guān)陣列電路圖圖中，K0開(kāi)關(guān)與清零輸出接通時(shí)，數(shù)碼顯示都為0。選手17號(hào)分別使用K1K7開(kāi)關(guān)。圖中PR1為抗蝕薄膜貼片超精密電阻排，具有特殊抗酸抗?jié)竦逆囥t皮膜，非常小的公差精度0.1%，最低溫度系數(shù)為25PPM/，常應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備，通訊設(shè)備，自動(dòng)控制設(shè)備及高科技多媒體電子設(shè)備等。其特性曲線如圖3-2
11、所示：圖3-2 特性曲線3.2 鎖存脈沖形成電路3.2.1 電路設(shè)計(jì)鎖存脈沖形成電路如圖3-3所示，該電路主要由74LS30和74LS08兩個(gè)邏輯門(mén)電路組成，圖中電容C1起延時(shí)作用。圖3-3 鎖存脈沖形成電路3.2.2 元件介紹1. 圖中邏輯門(mén)電路74LS30為8輸入與非門(mén)，其邏輯符號(hào)和功能表如圖3-4和表3-1所示圖3-4 74LS30邏輯符號(hào)表3-1 74LS30功能表輸 入輸 出ABCDEFGHY0101010101010101111111110由功能表可看出，當(dāng)A為0時(shí)，不管其它輸入端為任何電平，輸出端都為1；當(dāng)B為0時(shí)，無(wú)論其它輸入端為何值，輸出端都為1；C、D、E、F、G、H也為之
12、一樣，而當(dāng)其輸入端全為1時(shí)，輸出端Y為0，簡(jiǎn)而言之，“只要有1個(gè)輸入端為0，其輸出端為1；當(dāng)輸入端全為1時(shí)，輸出端為0”。其邏輯表達(dá)式為：2圖74LS08為四2輸入與門(mén)，它的邏輯符號(hào)如圖3-5所示。表3-2為其功能表：圖3-5 74LS08邏輯符號(hào)表3-2 74LS08功能表輸入輸出ABY000010100111從功能表可以看出，當(dāng)A或B中只要有一個(gè)為0時(shí)，Y為0；只有當(dāng)A、B都為1時(shí)，Y為1，則有“有0則0，全1為1”其邏輯表達(dá)式為：3.3 編碼器3.3.1 電路設(shè)計(jì)編碼器電路主要是以74LS148為核心，其電路如圖3-6所示：圖3-6 編碼器3.3.2 元件介紹為了便于鎖存、顯示最先搶答者
13、的選手號(hào),可首先采用8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148對(duì)搶答輸入信號(hào)進(jìn)行編碼。邏輯符號(hào)如圖3-7所示,功能見(jiàn)如表3-3所示：圖3-7 74LS148邏輯符號(hào)表3-3 74LS148功能表輸入輸出11111101111111111101000001000100110001101010001110111000111110010001111110110001111111101000111111111110引腳功能簡(jiǎn)介：1編碼輸入端從8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148的功能表可看出，輸入信號(hào)為0表示發(fā)出編碼信號(hào)，故邏輯符號(hào)輸入端上面均有“-”號(hào)，這表示編碼輸入低電平有效，從功能表中看出，優(yōu)先權(quán)最高，而
14、的優(yōu)先權(quán)最低，只要=0，就對(duì)進(jìn)行編碼，而不管其他輸入信號(hào)為何種狀態(tài)。2編碼輸出端、從功能表看出，74LS148編碼器的編碼輸出是反碼。比如：對(duì)編碼，應(yīng)當(dāng)輸出000，而電路輸出是111；對(duì)于編號(hào)，應(yīng)當(dāng)是101，而電路輸出為010，為此，、上面均有“-”號(hào)，表示輸出反碼。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要通過(guò)一個(gè)非門(mén)連接到鎖存器。3選通輸出端只有在=0時(shí)，編碼器才處于工作狀態(tài)；而在=1時(shí)，編碼器處于禁止?fàn)顟B(tài)，所有輸出端均被封鎖為高電平。4選通輸出端和擴(kuò)展輸出端和是為擴(kuò)展編碼器功能而設(shè)置的。從功能表可以看出，只有當(dāng)所有編碼輸入端都是1（即沒(méi)有編碼輸入），并且=0時(shí)，才為0，可見(jiàn)， =0表示“電路工作，但無(wú)編碼輸入
15、”只要任何一個(gè)編碼輸入端有0，且=0，則為=0，因此=0表示“電路工作，且有編碼輸入”。3.4 鎖存器3.4.1 電路設(shè)計(jì)這部分電路的作用是對(duì)編碼輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存，其工作原理為：比賽前，先清零（CLR=0），此時(shí)該電路不工作。搶答開(kāi)始后，開(kāi)關(guān)電路輸出的低電平信號(hào)送到編碼器74LS148，經(jīng)編碼后將信號(hào)送到74LS175中，同時(shí)，74LS175的端輸出一個(gè)低電平信號(hào)經(jīng)門(mén)U7A送到時(shí)鐘信號(hào)CP端將狀態(tài)鎖存，此時(shí)若其他選手按下按鈕，將不會(huì)起作用，直到主持人按下K9開(kāi)關(guān)復(fù)位后，方可重新開(kāi)始搶答。因此該電路實(shí)現(xiàn)了搶答并封鎖其他輸入信號(hào)的功能。單元電路如圖3-8所示：圖3-8 鎖存器3.4.2 元件介紹該
16、電路利用集成正邊沿D觸發(fā)器74LS175完成數(shù)據(jù)鎖存功能，74LS175內(nèi)部含有四個(gè)獨(dú)立的D觸發(fā)器，其輸入端分別為D1、D2、D3、D4，輸出端為Q1、Q2、Q3、Q4及它們的互補(bǔ)輸出端、，四個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)端（CP）和清零端（CLR）是公用的，其邏輯符號(hào)如圖3-9所示,功能表如表3-4所示：圖3-9 74LS175邏輯符號(hào)表3-4 74LS175功能表輸 入輸 出CLRCPDQ0011110100110Q0從功能表可看出：當(dāng)清零端（CLR）為0時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘信號(hào)端（CP）和觸發(fā)輸入端D為何值，輸出端Q都為低電平；當(dāng)CLR為1，有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端Q的值與輸入端D的值相對(duì)應(yīng)，若此時(shí)CP變?yōu)?，
17、則輸出端的值一直維持原狀態(tài)。3.5 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器3.5.1 電路設(shè)計(jì)這部分電路的主要作用是驅(qū)動(dòng)顯示器顯示相應(yīng)的選手編號(hào)，電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其電路原理圖如圖3-10所示：圖3-10七段譯碼驅(qū)動(dòng)器3.5.2 元件介紹譯碼器是一個(gè)多輸入，多輸出的組合邏輯電路，它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號(hào)輸出，譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還用于數(shù)據(jù)分配，存貯器尋址和組合控制信號(hào)等，不同的功能可選用不同種類(lèi)的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類(lèi)。本設(shè)計(jì)中采用顯示譯碼器CC4511，下圖3-11為其邏輯符號(hào)。圖3-1
18、1 CC4511邏輯符號(hào)表3-5 CC4511的功能表輸入輸出LEDCBAabcdefg顯示字形01111111010000000消隱0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隱01110111000000消隱01111000000000消隱01111011000000消隱01111100000000消隱0111111100000
19、0消隱111鎖存鎖存引腳功能：A、B、C、DBCD碼輸入端a、b、c、d、e、f、g譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。測(cè)試輸入端，=“0”時(shí)，譯碼輸出全為“1”消隱輸入端，=“0”時(shí)，譯碼輸出全為“0”LE鎖定端，LE=“1”時(shí)，譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時(shí)的數(shù)值，LE=0為正常譯碼。表3-5為CC4511的功能表，其內(nèi)接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管之間串入限流電阻即可工作，譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過(guò)1001時(shí)，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。3.6 數(shù)碼顯示器3.6.1 電路設(shè)計(jì)數(shù)碼顯示器件是用來(lái)顯示數(shù)字、文字或者符號(hào)的器件，常見(jiàn)的有輝光數(shù)碼管
20、、液晶顯示器、發(fā)光二極管數(shù)碼管等，電路原理圖如圖3-12所示：圖3-12 數(shù)碼顯示器3.6.2 元件介紹LED數(shù)碼管又稱(chēng)為半導(dǎo)體數(shù)碼管，它是由多個(gè)LED按分段式封裝制成的。LED數(shù)碼管有兩種形式，即共陰型和共陽(yáng)型，共陰型LED數(shù)碼管，是將內(nèi)部所有LED的陰極連在一起引出來(lái)，作為公共陰極；共陽(yáng)型LED數(shù)碼管是將內(nèi)部所有LED的陽(yáng)極連在一起引出來(lái)，作為公共陽(yáng)極，具體電路如圖3-13（a）和（b）所示： (a) 共陰型 （b）共陽(yáng)型圖3-13 LED數(shù)碼管因?yàn)長(zhǎng)ED工作電壓較低，工作電流也不大，所以可以直接用七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，但是，要正確選擇驅(qū)動(dòng)方式，對(duì)共陰型LED數(shù)碼管，應(yīng)采用高電平
21、驅(qū)動(dòng)方式；對(duì)共陽(yáng)型LED數(shù)碼管，應(yīng)采用低電平驅(qū)動(dòng)方式。在本次設(shè)計(jì)中采用的是共陰型LED數(shù)碼管。3.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)3.7.1 電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路如圖3-14所示，它是由脈沖振蕩器U5（CC4060）、報(bào)警控制門(mén)電路U7b和振蕩驅(qū)動(dòng)三極管VT1組成。該電路的工作原理為：當(dāng)無(wú)選手搶答時(shí)，報(bào)警控制信號(hào)為低電平，U7b輸出總為低電平，三極管VT1截止，揚(yáng)聲器無(wú)報(bào)警聲音；當(dāng)有選手搶答時(shí)，報(bào)警控制信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，?jīng)U7b輸出一個(gè)高電平信號(hào)，三極管VT1在此信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，使揚(yáng)聲器有報(bào)警聲音輸出。從圖中可以看出，該電路中有一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器，該發(fā)生器由石英晶體振蕩器加分頻器構(gòu)成，常見(jiàn)的石英晶體振蕩
22、器由CMOS反相器構(gòu)成，選用振蕩頻率為32768Hz的石英晶體，因?yàn)?2768=215，只要經(jīng)過(guò)215分頻就可以得到穩(wěn)定度很高的秒信號(hào)。在此電路中，分頻器選用14位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CC4060，再加一級(jí)觸發(fā)器二分頻，就對(duì)石英晶體振蕩器輸出的32768Hz信號(hào)進(jìn)行215分頻，從而產(chǎn)生秒脈沖信號(hào)。該信號(hào)在與報(bào)警控制信號(hào)相與后輸出，送到三極管VT1的基極，驅(qū)動(dòng)三極管來(lái)工作。另外，圖中R8與R11都為限流電阻，電容C2起耦合作用。圖3-14 報(bào)警電路3.7.2 元件介紹114位串行二進(jìn)制計(jì)數(shù)器/分頻器CC4060CC4060的邏輯符號(hào)如圖3-15所示：圖3-15 CC4060邏輯符號(hào)CP1：時(shí)鐘（計(jì)數(shù)
23、）脈沖輸入端，下降沿有效CP0、：脈沖輸出，CP0與CP1相位相同，與CP1相位相反。CR：導(dǎo)步清零端，高電平有效，即該端為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器清零，該端通常應(yīng)處于低電平。Q4Q10、Q12、Q13：計(jì)數(shù)器、分頻器輸出。表3-6 CC4060的功能表：輸入輸出CP1CRX1清除0計(jì)數(shù)0保持2JK觸發(fā)器74LS112芯片JK觸發(fā)器在電子技術(shù)中廣泛應(yīng)用，常用的有74LS112、CC4027等。該報(bào)警電路中選用74LS112芯片。（1）74LS112的外引腳圖和邏輯符號(hào)74LS112為邊沿觸發(fā)的雙JK觸發(fā)器，其外引腳圖和邏輯符號(hào)如圖3-16所示。圖中、分別為異步置1端和異步置0端，均為低電平有效。74LS
24、112功能表見(jiàn)表3-7。 (a)外引腳圖 （b）邏輯符號(hào)圖3-16 JK觸發(fā)器邏輯符號(hào)表3-7 74LS112的功能表JKCP功能說(shuō)明0001101保持00111100101101置001111011001110置110111101101110翻轉(zhuǎn)11111010101異步置0異步置1不定狀態(tài)10100011（2）邏輯功能由表3-7所示功能表可知，74LS112中的兩個(gè)單元電路都是靠CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。當(dāng)=1時(shí)，電路實(shí)現(xiàn)JK觸發(fā)器的邏輯功能。當(dāng)=1、=0時(shí)，不管J、K、和CP為何種狀態(tài)，觸發(fā)器都將被置為1，故稱(chēng)為異步置1端，又稱(chēng)為直接置1端。當(dāng)=0、=1時(shí)，不管J、K、和CP為何種
25、狀態(tài)，觸發(fā)器都將被置為0，故稱(chēng)為異步置0端，又稱(chēng)為直接置0端。如若=0，則觸發(fā)器會(huì)出現(xiàn)=1的不定狀態(tài)。通常不允許出現(xiàn)這種取值。26第 26 頁(yè)第4章 整機(jī)電路與仿真整機(jī)電路的工作原理根據(jù)以上各單元電路的設(shè)計(jì)及原理分析,得出整體電路圖如附錄1所示。其工作原理如下：接通電源，編碼器選通輸入端接低電平，處于工作狀態(tài)，等待選手搶答。比賽開(kāi)始前，無(wú)人按下按鍵，這時(shí)電路不工作。當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始后，若有選手搶答，如5號(hào)選手首先按下開(kāi)搶答鍵，則該低電平信號(hào)立即送到編碼器74LS148的信號(hào)輸入端，通過(guò)優(yōu)先編碼器將5號(hào)選手送入的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制BCD碼101，由于74LS148編碼器的編碼輸出是反碼,所
26、以電路輸出為010,故需通過(guò)一個(gè)非門(mén)將其變換為101后再送到鎖存器74LS175中，經(jīng)過(guò)74LS175鎖存后輸出送到譯碼驅(qū)動(dòng)器，再送到數(shù)碼管中顯示選手號(hào)。同時(shí)，5號(hào)選手的開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)一個(gè)與非門(mén)74LS30產(chǎn)生一個(gè)高電平輸出，作為與門(mén)74LS08的一個(gè)輸入端信號(hào)，而另一個(gè)輸入端的信號(hào)由鎖存器74LS175的輸出端來(lái)控制。由圖可知，74LS175的輸入端D4接選通輸出端，而由于選手的搶答使其端輸出為高電平，故輸出為低電平。經(jīng)過(guò)與門(mén)74LS08后輸出為低電平，再送到74LS175的時(shí)鐘信號(hào)CP端，由74LS175的功能可知，當(dāng)CP端為低電平時(shí)，無(wú)論輸入端為何種狀態(tài)，輸出都一直保持原狀態(tài)，即完成鎖存的
27、功能。說(shuō)明在五號(hào)選手之后再按下按鍵的選手都無(wú)法進(jìn)行搶答了。另外，由石英晶振產(chǎn)生的32768Hz的頻率經(jīng)過(guò)CC4060的14次分頻后得到2Hz的頻率,再經(jīng)過(guò)一個(gè)JK觸發(fā)器進(jìn)行一次分頻就得到一個(gè)秒脈沖信號(hào),將產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)送到與門(mén)74LS08的輸入端，當(dāng)74LS175的輸出端Q4為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)74LS08與其相與后輸出的高電平使其三極管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示主持人有人搶答。電路中，復(fù)位開(kāi)關(guān)K9與鎖存器74LS175的清零端CLR相連接，由于CLR是低電平有效，所以當(dāng)主持人按下復(fù)位開(kāi)關(guān)后電路復(fù)位。而圖中的KO開(kāi)關(guān)也是起清除作用，使其顯示器重新顯示為0。所以當(dāng)一輪搶答結(jié)束后，必須由
28、主持人按下復(fù)位開(kāi)關(guān)使其電路復(fù)位后，方可再次搶答。電路仿真本次設(shè)計(jì)我才用的是protel99se軟件進(jìn)行仿真，因?yàn)樗僮鞅容^簡(jiǎn)單，仿真效果也比較明顯。由于protel99se中沒(méi)有cc46060，故用一個(gè)信號(hào)發(fā)生器代替秒脈沖發(fā)生器發(fā)出秒脈沖。仿真圖如圖4-1圖4-1設(shè)計(jì)總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)校對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)中所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總的檢驗(yàn)，它幾乎包含了我們學(xué)習(xí)的全部專(zhuān)業(yè)知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)工作做的好壞，直接體現(xiàn)了個(gè)人所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握情況,所以我們必須拿出百分百的熱情，用心搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)，順利完成自己的大學(xué)生涯。本文設(shè)計(jì)的搶答器，它不僅具有搶答功能，而且還具有復(fù)位、報(bào)警等功能。其設(shè)計(jì)主要分為四個(gè)部分，第一部分是講述設(shè)計(jì)
29、該搶答器的目的及其功能；第二部分是描述了其搶答器的組成框圖并進(jìn)一步說(shuō)明了各個(gè)單元電路的作用；第三部分主要詳細(xì)的介紹了各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)情況；最后一部分則舉例說(shuō)明整個(gè)電路的工作原理。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我得到了很大的收獲，我不僅僅學(xué)到了許多以前沒(méi)有的知識(shí)，而且還加深了對(duì)自已所學(xué)知識(shí)的理解。培養(yǎng)和增強(qiáng)了我的自學(xué)和獨(dú)自查找所需資料的能力，并較好地把著三年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際的具體工作緊密地結(jié)合在一起。使我掌握了更多的電子知識(shí)，提高了對(duì)問(wèn)題的綜合分析能力，以及對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的靈活性。致 謝 篇本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在彌銳老師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)下完成的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，自始至終凝聚著導(dǎo)師的心血。恩師那治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，
30、淵博的學(xué)識(shí)感染著我。他那誨人不倦、寬厚樸實(shí)的作風(fēng)給我們留下了不可磨滅的影響，是我學(xué)習(xí)的榜樣，使我終生受益無(wú)窮。在此論文完成之際，特向恩師表達(dá)誠(chéng)摯的謝意同時(shí)以最崇高的敬意。除此之外，在設(shè)計(jì)進(jìn)行當(dāng)中，還得到了其他老師的細(xì)心指導(dǎo)和諸多幫助。他們的無(wú)私幫助和耐心指導(dǎo)也是我得以完成本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。再此我向他們表示由衷的感謝和深切的問(wèn)候。此間我還得到了同學(xué)等諸多指導(dǎo)，再此表示感謝。我還要感謝我的一些同學(xué)，他們?cè)谖易钚枰獛椭臅r(shí)候無(wú)私的伸出了援助之手。在此，對(duì)于他們無(wú)私的幫助我表示深深的感謝。可以說(shuō)如果沒(méi)有他們的幫助我就不可能順利的按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。真誠(chéng)的感謝所有的幫助過(guò)我的老師們，同學(xué)們、家人和朋友們。感謝
31、對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)審的專(zhuān)家們，感謝他們給我提出的寶貴意見(jiàn)和建議。！參考文獻(xiàn)1 邱寄帆，唐程山.數(shù)字電子技術(shù).北京：人民郵電出版社，2005年2 梁廷貴. 現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊(cè). 北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2002年3 黃繼昌. 數(shù)字集成電路應(yīng)用300例. 北京：人民郵電出版社，2002年4 徐麗香. 數(shù)字電子技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2006年5 何書(shū)森，何華斌. 實(shí)用數(shù)字電路原理與設(shè)計(jì)速成.福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社.6 肖景和.數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹.北京：人民郵電出版社,2005年7 楊頌華，馮毛官，孫萬(wàn)蓉.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2002年8 楊寶清，宋文貴.實(shí)用電路
32、手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002年附錄1 整機(jī)電路圖附 錄二元器件清單表序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)、規(guī)格數(shù)量備注1電阻RT0.125b5.1k10%8R0R72電阻RT0.125b510k10%1R83電阻RT0.5b47010%6R9R144電阻RT0.125b1k10%1R155電阻RT0.125b10M10%1R166電容CD263V1F101C17電容CD263V100F101C28三極管90131VT19蜂鳴器4HZ1LS10開(kāi)關(guān)9S11顯示譯碼器芯片Hc11553U212鎖存器芯片74ls1751U413優(yōu)先編碼器芯片74ls1482U114脈沖振蕩器Cc460601U315數(shù)據(jù)采集器74ls08U716石英晶振32768HzU8四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生姓名王禹學(xué)號(hào)0818063班級(jí)應(yīng)電08-2專(zhuān)業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)設(shè)計(jì)（論文）題目數(shù)字搶答器電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師彌銳指導(dǎo)老師考核意見(jiàn) 等級(jí)： 指導(dǎo)教師：答辯評(píng)語(yǔ)等級(jí)： 答辯老師： 總評(píng)成績(jī)等級(jí)： 考核小組組長(zhǎng)：備注以上兩項(xiàng)成績(jī)綜合后，指導(dǎo)老師考核成績(jī)占總分的60%，答辯成績(jī)占總分的40%，按五級(jí)記分（優(yōu)、良、中、及格、不及格）。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)
7路數(shù)字搶答器電路設(shè)計(jì)(論文).doc
