1、淮海工学院课程设计报告书课程名称： 电子技术课程设计 题 目 智能抢答器 系 （院）： 电气工程及其自动化 学 期： 20132014 专业班级： 电气 122 姓 名： 韩日佳 学 号： 2012120814 评语：成绩：签名：日期：课程设计、实习报告专用纸1 设计目的和要求电子技术课程设计是一门十分重要的实践基础课，学生不仅需要有较高的理论素养，同时也要掌握基本的设计知识和技能，为今后各课程的学习打下坚实的基础。通过此设计使学生达到一下目的：（1）巩固加深对模拟和数字电子技术基础知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。（2）通过查找资料、选方案、设计逻辑电路等环节的训练，培养学生独立分析问
2、题、解决问题的能力。（3）通过对设计出的电路原理图的绘制、仿真进一步巩固所学的电子技术基础。（4）了解电子技术电路设计的工程、工艺技术规范，学会书写设计说明书。（5）培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。2 设计指标用 TTL 或 CMOS 集成电路设计智力竞赛逻辑控制电路，具体如下：（1）抢答组数为 4 组，输入抢答信号的电路应具有去抖动功能。（2）判断选组电路应能迅速、准确地判出抢答者，同时排除他组的信号，闭锁其他电路的输入，并对抢中者给以声光信号显示。（3）计数显示电路。每组有三位十进制计分显示电路，能进行加、减分操作。（4）定时及音响。必答时启动定时灯亮，以示开始，当时间到时要发声音
3、，并熄灭指示灯。抢答时，最后抢得的一组灯亮，其余指示灯灭，同时也可以驱动组别数字显示。（5）回答问题的时间可以调整，分别为 10s、20s、50s 或更长。（6）主持人要有复位按键，抢答和必答时要有手动控制。3 多路抢答器的原理介绍定时抢答器的总体框图如下图 1 所示图 1 多路抢答器总体方框图请留出一个汉字的空间，下同课程设计、实习报告专用纸优先编码电路的功能：当主持人将开关置“开始”状态时，选手按抢答按钮，此时优先编码器能立即分辨出抢答者的编号。锁存器的功能：对抢答者的编号进行锁存。译码电路的功能：识别锁存的编号，即第一个抢答的选手的编号或定时电路中的时间。控制电路的功能：当优先编码电路接
4、收到第一个抢答编号时，控制电路对输人编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。主持人控制开关的功能：“清零”状态，不能进行抢答；“开始”状态，可以进行抢答。报警电路的功能：当 30 秒之内没有选手抢答时，进行报警。定时电路的功能：设定抢答的时间。其工作原理为：当接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定的时间 30 秒；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”，抢答器工作，当选手在 30 秒时间内抢答时，编号显示器显示最先抢答选手的编号，同时定时器显示倒计时时间，控制电路对输入编码电路进行封锁，禁止二次抢答，一轮抢答完成。如果当定时时间到，却
5、没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除“和“开始“状态开关。4 多路抢答器的电路设计4.1 多路抢答器的抢答电路设计4.1.1 优先编码器的选择74LS148 优先编码器为 16 脚的集成芯片，除电源脚 VCC(16)和 GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中 I0I7 为输入信号，A2,A1,A0 为三位二进制编码输出信号，IE 是使能输入端，OE 是使能输出端，GS 为片优先编码输出端。 当使能输入 IE=1 时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0 为全 1。当使能输入 IE=0时，允许编码，在 I
6、0I7 输入中，输入 I7 优先级最高，其余依次为I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0 等级排列。OE 为使能输出端，它只在允许编码(IE=0)， 而本片又没有编码输入时为 0。课程设计、实习报告专用纸图 2 74LS148 的管脚图4.1.2 抢答按钮的设计图 3 抢答按钮电路图4.1.3 锁存器的选择74LS279 采用 DIP16 封装，四个锁存器中有两个具有置位端（SA，SB） 。当 S 为低电平、R 为高电平时，输出端（Q）为高电平。当 S 为高电平、R 为低电平时,Q 为低电平；当 S 和 R 均为高电平时，Q 被锁在已建立的电平。当 S 和 R 均为低电平时，Q 为稳定的高电
7、平状态。对 SA 和 SB，S 的低电平表示只要有一个为低电平，S 的高电平表示 SA 和 SB均为高电平。课程设计、实习报告专用纸图 4 74LS279 的引脚图4.1.4 抢答电路的整体设计工作过程：“置零”状态，输出端（1Q，2Q，3Q，4Q）全部为低电平，显示器灭灯，完成“清除”功能；触发器的输出端 1Q 使 74LS148 的选通输入端 0，74LS148 处于ST工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关 S 拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于待工作状态，等待输入端 、 、7I输人信号。当有选手将键按下时（如按下 S6，即 =0，74LS14
8、8 的输出0I I001 ， 0，经 RS 锁存器 74LS279 后， CTR1， 1，74LS279 处于工作12YEX BI状态； 则 4Q3Q2QA 2A1A0110，显示器直接显示 6。此外，CTR1，使 74LS148 的=1， 74LSl48 处于禁止工作状态，封锁了其他按键的输人。当选手按下的键松开后，ST无编码输入，74LS148 的 =1，74LS279 的 ，Q 为保持状态，CTR 维持高电平不EXSR变，所以，74LS148 仍处于禁止工作状态，其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关
9、 S 进行“清除” ，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。课程设计、实习报告专用纸图 5 抢答电路图 图 6 抢答电路仿真图4. 2 多路抢答器定时电路的设计4.2.1 译码器的选择 7 段显示译码器 74LS48 是输出高电平有效的译码器，74LS48 除了有实现 7 段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（YaYg）端外，7448 还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI） ，以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。 74LS48 所具有的逻辑功能：a.7 段译码功能（LT=1，RBI=1） ；b.消隐功能（BI=0）c.灯测试功能（LT
10、= 0）d.动态灭零功能（LT=1，RBI=1） 。图 7 74LS48 引脚图4.2.2 计数器的选择74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。课程设计、实习报告专用纸为置数端，为 CPu 加计数端，CPd 为减计数端，TCv 为非同步进位输出端， TCd 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，MR 为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。 其引脚排列及逻辑符号如下所示：图 8 74LS192的引脚排列及逻辑符号（a）引脚排列 (b) 逻辑符号4.2.3 定时电路的整体设计工作原理：当主持人将控制开关 S 置于“清除”状态时，即
11、开关 S 闭合，=0，74LS192 处于预置数状态，为 74LS192 进行置数，计时器处于待工作状态，此时LD开关 S 的状态对其无影响；加入时序控制信号 CP 时，定时电路开始工作，将输出端（ 3Q）接 74LS48 显示译码器，将时间显示出来，输入的时序控制信号 CP 使 U6（右2Q10边的 74LS192）工作，借位输出 BO接至 U5 的时钟输入端，控制其进行计数。直到两个计时器都处于 0 时，U5 产生借位输出，BO=0，使 U6 的 CLK 保持为 0 状态，74LS192 处于保持状态，显示译码器处于锁存状态，保持显示抢答时间,停止工作。抢答时间为 30 秒，利用 74LS
12、192 进行定时电路设计，因为该芯片具有双时钟十进制。课程设计、实习报告专用纸图 9 定时电路的整体设计4. 3 多路抢答器时钟信号电路设计时钟信号产生电路采用的器件是 LM555CM 定时器。555 芯片按一定的线路接上不同的电阻和电容就可以产生周期不同的脉冲信号，即不同频率的脉冲。本设计需要 555 芯片产生以“秒”为单位的脉冲信，号 555 定时器构成多谐振荡器，输出端 3 的振荡频率为CRf121210 )43.ln)(其电路图如图 10 所示：其中，R1=15O，R2=680，C1=10F,满足上式，即为秒脉冲。该电路中 C2 的作用是抗干扰。课程设计、实习报告专用纸图 10 时钟信
13、号电路图图 11 时钟信号波形4. 4 多路抢答器报警电路设计由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图 12 所示，其中 555 定时器构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动其输出信号经三极管推动扬声器，令其震荡频率为1000Hz。PR 为时钟控制信号，当 PR 为高电平时，多谐振荡器工作；反之，电路停振。其中 R1=15，R2=68，C1=100nF。课程设计、实习报告专用纸图 12 报警电路5 整体电路的设计将各个单元电路相应的输入输出端相连，便得到多路抢答器的整体电路，如图 13 所示。课程设计、实习报告专用纸图 13 多路抢答器电路图课程设计、实习报告专用纸图 14 “清零”状态仿
14、真图 15 “开始”状态仿真图 16 7号选手抢答仿真课程设计、实习报告专用纸图 17 无人抢答时仿真6 设计的收获和体会虽然我们学习过了数字电子技术基础的课程，但是在拿到设计多路抢答器的任务时，自己还是一头雾水，这才使我深刻的意识到了把课本知识运用到实际生活中的重要性，不仅要会做题，还要学得精，学得深，会运用。在实际设计的电路过程中，不仅要了解到各个元器件的功能，还要认真学习绘图软件,通过数字电路课程设计，让我对数字电路有了新的认识。首先，拿到电路时，应从整体考虑他的功能，后经过对有关资料的查阅让我学会了模块化的整个电路，可以分别连好每个模块的电路并且确定其运行的功能是是否正常，如果好了再开
15、始下一个模块的连接，然后再一个个的把每个模块连接好。把一个复杂的电路根据其不同部分不同的功能分开解决，大大降低了电路设计和连接的难度。但是在实际的操作过程中，由于连线较多，排布较密，有的时候结点会重合在一起，由于电路的复杂性，各元器件之间相距较远时，就会使连线较长，而且不美观，在设计过程中遇到了好多的困难，从开始的芯片选择，以及电阻等一系列的选择，进行大量的运算，在抢答器的仿真中，首先电路元件比较难找，花费了大量的时间，电路部分连完出现不能仿真时，就要反复检查，检查芯片引脚是否连接正确，以及电路的逻辑功能是否正确，在实现部分电路能够进行仿真的基础上，整体电路又会存在问题，要不断的尝试各种解决方
16、法。从这些方面讲是考验一个人的耐性。但是，总的来说，我要感谢这次课程设计，老师在我们课程设计中给予我们很多的指导，报告书的格式等等。在这为期两周的课程设计中，我学到了好多东西，在学习了数电的基础上，我们对优先编码器，译码器，显示译码器，SR 锁存器等芯片有了进一步的了解，对 Multisim 软件也学会了运用。以前我也知道理论与实践的差距，书本上的知识还是有限的，只有实践了才能看到问题的所在。这次我却是亲身实践，感受颇深。它课程设计、实习报告专用纸不仅锻炼了我的耐心，提高了毅力，解决问题的能力，也为以后的毕业设计打下基础。7 参考文献1 亓文法，李晓龙，杨斌，程道放.用于信息追踪的文本印刷算法J .通信学报，2008， 29(10)： 183- 190.2 郭文强，侯勇严 .数字图像处理M.西安：西安电子科技大学出版社，2009：23.3 彭涛.海量文档图像信息的自动提取相关技术研究与实现D：武汉：华中科技大学，2006.
