简易三路抢答器 课程设计.doc

1 目目 录录 简要 2 1 绪论 3 2 总体方案设计 4 3 电路图 5 3 1 四 D 触发器 74LS175 6 3 2 与非门 74LS20 逻辑器件 7 3 3 与非门 74LS00 集成 PLC 8 3 4 或非门 74LS54 逻辑器件 9 3 5 双上升沿 D 触发器 74LS74 12 3 6 多谐振荡器 13 3 7 由 74LS74 构成的四分频电路 14 4 主要器件及重要元件的功能介 绍 4 1 D 触发器 4 2 与非门 2 4 3 或非门 4 电阻 4 电容 4 5 发光二极管 4 6 开关 4 三极管 4 蜂鸣器 5 总电路原理图 6 心得与体会 参考资料 附录计算及其补充知识 3 简易三路抢答器简易三路抢答器 摘要 本课程设计论文详细的讲述了我的本次课程设计的全过程和收获 本文讲述的三路抢答器主要是由 两个 D 触发器 74LS175 以及一 个四输入与非门和四个双输入与非门和一个或非门构成 共分为锁存器 脉冲信号发生器 分频电路三部分 其中 74LS175 上的清零端由主持人 控制 用来控制是否开始抢答 抢答开始时 由主持人按下复位开关 S 清除信号 当主持人宣布 抢答开始 后 先做出判断的选手立即按下 开关 通过与非门送出信号并将其他选手锁存 同时将信号送给发光二 极管与喇叭 直到主持人再次清除信号为止 本文还记述了我在整个设计过程中的设计思路和每一步设计步骤 通过每一步的认真的设计 最终顺利完成整个电路的设计 关键词 关键词 三路抢答器 触发器 脉冲发生器 74 系列芯片 4 1 绪论 关于这次设计的用于三人竞赛抢答的器件 在现实生活中很常见 尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展 越来越多的竞赛抢答器被 用在了其中 这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力 而且能增加节目现场的紧张 活跃气氛 让观众看得更有情趣 可见抢 答器在现实生活中确实很实用 运用前景非常广泛 在知识竞赛中 特别是做抢答题时 在抢答过程中 为了知道哪一 组或哪一位选手先答题 必须要有一个系统来完成这个任务 如果在抢 答中 只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题 因此设计抢答器时要考 虑到这些方面 以便使比赛更加公平 公正 这次设计就是用几个触发 器以及与非门巧妙的组合设计的抢答器 使以上问题得以解决 即使两 组的抢答时间相差几微秒 也可分辨出哪组优先答题 补充知识设置 30 秒无人作答 自动锁存 见附页 下面请看我的整体设计方案 5 2 总体方案设计 以下是三路抢答器方案流程图 图 2 由上图可以看到这个方案非常的简洁 下面我将结合具体元件给出 此方案的详细介绍 其中 F1 是 4D 触发器 74LS175 它具有公共置零端和公共 CP 端 F2 是由发光二极管和蜂鸣器组成的声光提示电路 F3 是由四 2 输入与 非门 74 LS 00 以及电容 电阻组成的多谐振荡器 F4 是由双 D 触发器 F1 抢答控 制锁存器 F3 多谐 振荡器 选手抢答 按键 F2 声光提示 F4 分频器 主持人清零 6 74 LS 74 组成的 4 分频电路 F3 F4 组成抢答器中的 CP 时钟脉冲源 抢答开始时 由主持人清除信号 按下控制开关 将开关置于 清零 位置 74 LS 175 的输出 Q1 Q4 全为 0 所有发光二极管 LED 均熄灭 蜂鸣器不发声 抢答器处于禁止工作状态 当主持人宣布 抢答开始 同时将控制开关拨到 开始 位置 抢答器处于工作状态 首先作出判 断的参赛者立即按下开关 对应的声光提示电路作出反应 同时 通过 与非门送出信号锁住其余 3 个抢答者的电路 不再接受其他信号 直到 主持人再次清除信号为止 7 3 单元电路图 3 1 四 D 触发器 74LS175 3 1 1 四 D 触发器 74LS175 的引脚图如图 3 1 1 所示 图 3 1 1 3 1 2 四 D 触发器 74LS175 的逻辑图如图 3 1 2 所示 图 3 1 2 8 3 1 3 四 D 触发器 74LS175 的功能表如表 3 1 3 所示 表 3 1 3 3 1 4 四 D 触发器 74LS175 的真值表如表 3 1 4 所示 表 3 1 4 9 3 2 与非门 74LS20 逻辑器件 3 2 1 与非门 74LS20 的引脚图和功能表如图 3 2 1 所示 图 3 2 1 3 2 2 三输入 3 与非门 74LS10 的逻辑图如图 3 2 2 所示 图 3 2 2 10 3 3 二输入端 4 输入与非门 74LS00 PLC 器件 3 3 1 二输入端 4 输入与非门 74LS00 逻辑图如图 3 3 1 所示 图 3 3 1 3 3 2 二输入端 4 输入与非门 74LS00 功能表如表 3 3 2 所示 表 3 3 2 11 3 4 双上升沿 D 触发器 74LS74 3 4 1 双上升沿 D 触发器 74LS74 逻辑图如图 3 4 1 所示 图 3 4 1 3 4 2 双上升沿 D 触发器 74LS74 功能表如表 3 4 2 所示 表 3 4 2 12 3 5 多谐振荡器 多谐振荡器电路图如图 3 5 所示 0 1uF C Cap 10K R5 Res Tap 8 9 10 U1C SN74LS00N 11 12 13 U1D SN74LS00N 1 2 3 U2A SN74LS00N 图 3 5 多谐振荡器用来产生时钟脉冲 设置机械周期 13 3 6 由 74LS74 构成的四分频电路 四分频电路图 4 CLK 3 D 2 1 Q 5 Q 6 CLR PR F4A SN74LS74AN 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR F4B SN74LS74AN 5 V 图 3 6 四分频电路使时钟脉冲的周期变为了原来的四倍 14 4 主要器件及重要元件的功能介绍 在这次设计的用于竞赛的抢答器 电路图时很简单 组成器件应该 说都是数电和模电中很常见的 4 1 D 触发器 10 CLK 11 D 12 13 Q 9 Q 8 CLR PR F4B SN74LS74AN D 触发器如图 其功能有 D 触发器具有接收并记忆信号的功能 又称为锁存器 D 触发器属于脉冲触发方式 D 触发器不存在约束条件和一次变化现象 抗干扰性能强 工 作速度快 图 4 1 D 触发 器 15 而这次正是利用了的以上功能来构成一个简单的抢答器 4 2 与非门 两种形式 4 3 或非门或非门 4 4 电阻 包括滑动变阻器 普通电阻 4 5 电容 主要用来构成多谐振荡器 4 6 发光二极管 蜂鸣器 提示电路重要原件 4 7 开关 4 8 三极管 三极管 16 5 总电路原理图 图 5 6 心得与体会 学以致用还有很远的路要走学以致用还有很远的路要走 亲身实践最能了解自己的知识水平亲身实践最能了解自己的知识水平 网络是个可以请教的好老师网络是个可以请教的好老师 学会计算机基本知识有益提高实战效率学会计算机基本知识有益提高实战效率 感谢这难得的课程设计感谢这难得的课程设计 参考资料 何小艇 电子系统设计 浙江大学出版社 2001 年 6 月 姚福安 电子电路设计与实践 山东科学技术出版社 2001 年 10 月 王澄非 电路与数学逻辑设计实践 东南大学出版社 1999 年 10 月 17 李银华 电子线路设计指导 北京航空航天大学出版社 2005 年 6 月 卢菊洪 数字电路与逻辑设计实训教程 科学出版 2003 年 8 月 康华光 电子技术基础 高教出版社 2003 徐国华 模拟及数字电子技术实验课程 200 郭天祥单片机视频 百度电子知识网站 18 19 附录 最小反应时间的计算 1 多谐振荡器产生的时钟脉冲的周期 T 1 4RC 1 4 10 0 1ms 1 4ms 2 经过四分频电路后的时钟脉冲的周期 Tcp 4T 4 1 4ms 5 6ms 3 最小反应时间为 Tm Tcp 5 6ms 20 附录附录 0 1uF C Cap 10K R5 Res Tap 2 3 1 K3 SW SPDT 2 3 1 K2 SW SPDT 2 3 1 K1 SW SPDT 5V 5V 1K R4 Res2 GND S DS1 LED0 DS2 LED0 DS3 LED0 1K R1 Res2 1K R2 Res2 1K R3 Res2 LS1 Speaker LS2 Speaker LS3 Speaker GND VCC GND CLR 1 CLK 9 D1 4 Q1 2 Q1 3 D2 5 Q2 7 Q2 6 D3 12 Q3 10 Q3 11 D4 13 Q4 15 Q4 14 VCC 16 GND 8 F1 SN74LS175N 1 2 3 U1A SN74LS00N 5 6 4 U1B SN74L