华北电力大学数电课程设计.doc

课程设计(综合实验)报告( 20010- 2011年度第1学期)名 称： 电子技术基础课程设计题 目： 智力竞赛抢答器院 系：电气与电子工程学院班 级 电气0811 学 号： 1081170514学生姓名：刘杰 指导教师： 设计周数： 1 成 绩： 日期：2011年 1月 电子技术综合实验任 务 书一、 目的与要求1.目的1.1课程设计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，掌握课程设计的主要内容、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。1.4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学会撰写课程设计总结报告。 2.6通过课程设计，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。 2.7在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。二、 主要内容课程设计(综合实验)的目的与要求：设计一个智力竞赛抢答器，此抢答器可以容纳六组参赛队，每组设置一个抢答按扭供抢答者使用。设置一个“系统复位”或“抢答准备命令”按扭和一个“抢答开始命令”按扭供主持人使用。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扭，就显示最先抢答者的组号，指示抢答有效，并以灯和声音警示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按扭，也显示抢答者的组号，但只是抢答无效，并以灯和声音警示。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。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扭，就显示最先抢答者的组号，指示抢答有效，并以灯和声音警示。若系统复位但未发“抢答开始命令”，参赛者就按下抢答按扭，也显示抢答者的组号，但只是抢答无效，并以灯和声音警示。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。设计（实验）正文设计方案：该抢答器电路分为四部分：抢答电路，计时电路，计分电路及控制电路。其中各部分关系如图控制电路计时电路主持人计分电路抢答电路选手一 控制电路控制电路：控制电路由主持人控制，设置一个复位开关C，一个抢答开始开关K，和计分电路的预置分数开关space，控制加分开关U，控制减分开关D复位开关C负责将具有清零端的元件清零复位，抢答开始开关K控制抢答是否开始。二 抢答电路抢答电路是电路设计的核心，其难点在于如何将首先抢答的选手识别出来。我的设计是：1.每条抢答电路用一个二输入与门与一个D触发器。2.每个与门电路一个输入端与其所在同一条电路的抢答开关相连。六个D触发器的输出端 !Q (Q的非运算) 进行六与门运算后再经过一个RS锁存器与每个电路的与门电路的另一输入端相连，构成反馈电路，实现所存功能。此路脉冲信号进入D触发器首位选手抢答此路D触发器输出跳变反馈至六路脉冲输入电路输入电路被封存，选手无法输入封锁六路脉冲输入电路3.每个与门的输出端与其所在电路的D触发器的CLK（即时钟脉冲输入端）相连，D触发器的D输入端接入高电平“”。 D触发器与端接地构成锁存器D触发器改造的锁存器真值表PR端输入Clk端输入nn+1000000100101011110001010110011114.设计思路在于：六个触发器与RS锁存器经过复位后，其输出端Q为低电平“”，!Q 则为高电平，经过六与门运算后输出是“”，然后接到锁存器的端，此时端无效。因锁存器处于复位状态，其与与门相连的一个输入端此时为“”。当有一名选手按下开关，则其所在电路的与门电路两输入端都为“”，因此输出跳变为“”，正好给与其相连的触发器一个上升的脉冲，对于触发器有效脉冲来临时，n+1，与高电平相连，所以此触发器的输出端变为高电平，！变为低电平。这时，与六个！相连的六输入与门的输出端变为低电平“”，锁存器置位有效，输出端变为“”，！变为“”，并将此状态锁存，将此信号反馈到六个与门的一个输入端，则六个与门不管另一个输入端的信号为什么，其输出端都被锁在低电平。此时六个触发器不会获得有效脉冲信号，电路状态将不会再改变。由此看出最先抢答的选手决定了电路状态，并将其他选手的信号封锁。5.获得电路状态后，再通过译码器74LS148将有有效信号的电路的信号译成编码，并通过七段译码管显示，以区分组别。6.鉴别选手抢答违规的电路：其原理是用D触发器，其CLK端和D输入端分别与抢答信号和开始抢答开关相连，以此鉴别首个抢答信号与开始抢答命令的先后顺序。并进行提示。三计时电路1. 计时电路原理比较简单，用一个74LS160组成一个十进制计数器，其反馈清零信号也要经过一个RS锁存器将清零信号锁存，这样既可以在计时结束后用此信号将抢答电路封锁，也可以使计时电路在计时结束后停止，不至于周而复始的进行计时。2. 74LS160的清零端不仅与本身的反馈信号有关系还与控制点路的复位开关和抢答电路有关。即当在规定时间内有选手抢答，计时电路将进入清零状态。3. 当一个计时周期结束后，电路反馈的信号经锁存器输出的信号除反馈至清零端外，还反馈到抢答电路，使抢答电路封存，禁止选手输入有效信号。计时电路状态图（在任意一个状态如果有选手抢答，则从此状态直接进入清零状态）5432617089复位状态清零状态并锁定四 计分电路计分电路相对于六名选手，具有六个相对独立的具有相同功能的计分电路。每个计分电路采用两片74LS192，74LS192是可逆十进制计数器。通过开关space控制其预置数端将每位选手的分数预设为100分。首先抢答的选手将有效抢答信号输入到计分电路，与主持人控制的开关U和开关D，共同控制计分器的加分和减分。五 总电路图设计总结该智力竞赛抢答器可供最多六人参加的比赛使用。结构简单，操作简单，扩展性强，可根据实际情况改装成大于或小于六人的比赛。通过multism软件模拟仿真，电路基本满足功能要求，稳定性良好。在这次实验中我遇到了不少难题，例如：如何在首位选手抢答后限制其他选手的输入让我思考了很长时间。最终通过查阅课本与上网搜集资料，一步一步解开了这个难题；怎样将控制电路，抢答电路，计分电路，计时电路有机的结合在一起，也是一个难点，但最终还是经过我不断地思考和研究得出了答案。 通过本次课程设计，我学到不少东西，也得到了不少锻炼。在做课程实际之前，从大处着眼，统筹兼顾的看问题是必须的。首先的第一要务是将整个任务书综合考虑，比如本次的智力竞赛抢答器的设计，首先是把大的总的任务分成了控制，计分，计时，抢答四个部分，分配各个部分的功能。然后就是分块设计：分块设计中主要考虑各个设计电路与其他部分的联系，各个部分电路功能的实现。最后就是各