数字电子技术实习报告 四人智力竞赛抢答器

长沙学院电子实习报告系(部)电子与通信工程系专业(班级)电气工程自动化姓名学号实习地点致远楼起止日期2013.6.9—2013.6.16指导教师电子信息工程教研室前言关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，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。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，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。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。一实习的主要内容目的1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。要求设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。（1）计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。（4）用555产生频率为1HZ的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。电路原理及设计电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路和LED产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其它选手抢答，然后编码，在经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生LED光。主持人宣布开始抢答，清零显示和LED。以锁存器为中心的编码显示电路抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为8421BCD码，进而送给7段显示译码器。抢答信号的锁存可通过D触发器的输出相“与”反馈门控制触发脉冲实现，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答。锁存编码真值表如下所示：锁存器输出编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100010010001000脉冲产生电路：采用555可产生脉冲，电路可通过更改RC参数调整脉冲频率。LED电路的调试。芯片管脚图1.图为74LS175芯片的管脚图：2.左图为芯片74LS00的管脚图，右图为芯片74LS20的管脚图：3.图为555芯片的管脚图：图为CD4511芯片的管脚图：5.数码管的管脚分布图：电路原理图下图为电路仿真原理图和手绘原理图：该电路由四个D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。其中S1，S2，S3、S4为抢答人按钮，S5为主持人复位。74LS175为四D触发器。无人抢答时，S1~S4均未被按下，1D~4D均为低电平，在555定时器电路产生时钟脉冲作用下，1Q立即变为高电平，对应指示灯X1发光，同时数码管显示为1，将555定时脉冲封锁，此时送给74ls175的CLK端不再有脉冲信号，所以74LS175输出不再变化，其他抢答者再按下按钮也不起作用，从而实现了抢答。若要清除，则由主持人按S5按钮完成，并为下一次抢答做好准备。抢答器调试要点1、画出整个系统的电路图，并例出所需器件清单。2、领取器件，并按电路图接线，认真检查电路是否正确，注意器件管脚的连接，“悬空端”、“清零端”、“置1端”，电源、接地，要正确处理，3、单元电路检测接通电源后，双踪示波器观察脉冲电路的输出波形，看其是否满足设计要求，支持人给开始信号，再观察减法计数器的输出经数码管显示是否正确。观察选手抢答时锁存器输出是否控制其时钟脉冲的通断，从而判断是否自锁了其他选手的抢答信号。抢答信号到BCD码的转化可将转化逻辑的输出与真值表对照检查，看设计是否正确。主持人开始，计时器到零控制，可检测。4、系统连调给整个系统上电，支持人给开始信号，对选手给抢答信号和没有抢答信号分别进行测试，观察抢答的显示结果。二实习取得的经验及收获本次的实习任务是按规定要求完成四人抢答器，四人抢答器的功能是本抢答器供4位选手进行抢答，4位选手分别各用4个抢答器，S1、S2、S3、S4，还有一个是复位开关S5供主持人进行抢答器的复位。该抢答器可以通过发光二极管来显示4位选手的抢答情况，一次抢答只会显示一个发光二极管，也就是只有一位选手能够抢到答题的机会，禁止其他选手抢答，完全符合抢答规则。

虽然很快的完成四人抢答器原理图的绘制，并且也练习了绘制其他电路图。但是在焊接过程中，也发现了不少的问题，比如：在安装原理图时发现，各导线与元器件的接口处发现是断开的，起初认为可能是要加节点，担心会断路，所以加了节点后进行检测时发现了好多错误，经过不断的尝试，发现这是无关紧要的，加了节点反而画蛇添足，导致了电路图错误。在这次实习过程中，我也学到了许多。1、在开始实施一件事之前，应该做好充足的准备，如有必要，也要进行足够的试验，在正式焊接电路板之前，我们在练习板上进行多个元件不断的焊上和焊下，为我们之后的正式板焊接，做好了充足的准备。2、在进行过程中，我们应该有足够的耐心，不受外界因素的干扰，这样效率才能最高。在焊接电路板时，由于焊接导线的过于繁琐，再加上有些人很早的完成了电路板焊接，使自己心浮气躁，不能静下心来完成焊接，这样大大降低了自己的效率。3、要善于观察，观察他人的方法，来不断完善自己。在初次进行焊接时，不知如何下手，通过观察别人的方法，使自己找到了适合自己的焊接方法。在排线时，通过观察他人的排线方法，来优化自己的排线布置，使得自己的排线更简洁。通过短暂几天的学习，让我体会到想要创造一个实用的电子设备要经过很长时间的设计与改造，因为实际与理论有很大的区别。在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握，而且也考验了我们的细心和耐心。

这次实习更多的是让我看清楚了自己，明白了凡事都需要耐心，实践是检验真理的唯一标准。理论知识的不足在这次实习中表现的很明显。这将有助于我今后的学习，端正自己的学习态度，从而更加努力的学习，同时我认为我们的工作是一个团队的工作，必须发扬团结协作的精神。三、存在的不足及建议

短短一周的实习，让我发现了自己存在一些问题。在安装画电路图时，自己粗心大意，排版不是很合理，导致接线复杂多了些，不美观，也没也很好的