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数电智力抢答器课程设计

数电智力抢答器课程设计

山 东 工 商 学 院
SHANDONG INSTITUTE OF BUSINESS AND TECHNOLOGY

课程设计
CURRICULUM DESIGN

课程设计题目
Title Of Design

智力竞赛抢答器逻辑电路设计 智力竞赛抢答器逻辑电路设计 逻辑电路 信息与电子工程学院 电子信息科学与技术 ?? ? ? ?? ??? ??? 第9组 班 级
Class

分院(系别)
Department





Speciality

200?级 2 班 ?
2009 年 6 月 25 日

设计作者
Author

完成日期
Date




Team

指导教师
Advisor

????

山东工商学院 2009 数字电子技术课程设计报告





第一部分 课程设计任务书 ............................................................................................ 1 一、课程设计题目 ................................................................................................... 1 二、课程设计时间 ................................................................................................... 1 三、课程设计提交方式 ........................................................................................... 1 四、设计要求 ........................................................................................................... 1

第二部分 课程设计报告 ................................................................................................ 2 一、简述逻辑系统 ................................................................................................... 2 二、使用器件 ........................................................................................................... 2 三、设计思路 ........................................................................................................... 3 四、硬件逻辑设计 ................................................................................................... 3 五、主要元器件引脚图……………………………………………………………5 六、结束语 ............................................................................................................... 7 七、参考文献 ........................................................................................................... 7

山东工商学院 2009 数字电子技术课程设计报告

第一部分 课程设计任务书
一、课程设计题目 智力竞赛抢答器逻辑电路设计 二、课程设计时间 两天半 三、课程设计提交方式 提交打印课程设计报告 四、设计要求 设计要求 用 TTL 或 CMOS 集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路,具体要求如 下: 1. 抢答组数为 4 组,输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。 2. 判别选组电路。能迅速、准确地判处抢答者,同时能排除其它组的干扰信 号,闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用,并能对抢中者有光、声显 示和鸣叫指示。 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/减计分。 4. 定时及音响。 必答时,启动定时灯亮,以示开始,当时间到要发出单音调“嘟”声,并熄 灭指示灯。 抢答时,当抢答开始后,指示灯应闪亮。当有某组抢答时,指示灯灭,最先 抢答一组的灯亮,并发出音响。也可以驱动组别数字显示(用数码管显示) 。回答 问题的时间应可调整,分别为 10s、20s、50s、60s 或稍长些。

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第二部分 课程设计报告
一、简述逻辑系统 智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法,通过抢答和必答两种方式能 引起参赛者和观众的极大兴趣,并且能在极短的时间内,使人们增加一些科学知 识和生活知识。 实际进行智力竞赛时,一般分为若干组,各组对主持人提出的问题,分必 答和抢答两种。必答有时间限制,到时要告警,回答问题正确与否,由主持人判 别加分还是减分,成绩评定结果要用电子装置显示。抢答时,要判定哪组优先, 并予以指示和鸣叫。 因此,要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统,至少应 包括以下几个部分。 1. 计分、显示部分; 2. 判别选组控制部分; 3. 定时电路和音响部分。 4. 主持人应有复位按钮。抢答和必答定时应有手动控制。

二、使用器件 1. 通用实验底板 2. 直流稳压电源 3. 集成电路:74LS190、74LS48、CD4043、74LS112 及门电路 4. 显示器:LCD5011-11、CL002、发光二极管 5. 拨码开关(8421 码) 6. 阻容元件、电位器 7. 喇叭、开关等

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三、设计思路 1. 复位和抢答开关输入防抖电路, 可采用加吸收电容或 RS 触发器电路来完 成。 2. 判别选组实现的方法可以用触发器和组合电路完成,也可用一些特殊器 件组成。例如用 MC14599 或 CD4099 八路可寻址输出锁存器来实现。 3. 计数显示电路可用 8421 码拨码开关译码电路显示。 8421 码拨码开关能进 行加或减计数。也可用加/减计数器(如 74LS193)来组成。译码、显示用共阴 或共阳组件,也可用 CL002 译码显示器。

四、硬件逻辑设计 硬件逻辑设计 逻辑 根据智力竞赛抢答器的设计任务和要求,其逻辑参考电路如下图所示。 图 2.1 为四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图,若要增加组数,则需要 把计分显示部分增加即可。 1. 计分部分 每组均由 8421 码拨码开关 KS-1,完成分数的增和减,每组为三位,个、十、 百位,每位可以单独进行加减。例如:100 分加 10 分变为 110 分,只需按动拨 码开关十位“+”号一次;若加“20”分,只要按动“+”号两次。若减分,方 法相同,即按动“-”号就能完成减数计分。 顺便提一下, 计分电路也可以用电子开关或集成加、 减法计数器来组合完成。 2. 判组电路 这部分电路由 RS 触发器完成,CD4043 为三态 RS 锁存触发器,当 S1 按下 时,Q1 为 1,这时或非门 74LS25 为低电平,封锁了其它组的输入。Q1 为 1, 使发光管 D1 发亮,同时也驱动音响电路呜叫,实现声、光的指示。输入端采用 了阻容方法,以防止开关抖动。

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3. 定时电路 当进行抢答或必答时,主持人按动起动开关 S,使定时数据置入计数器,定 时器进行减计数定时,定时开始。第二片计数器的借位输出端为第一片的使能控 制端,组成两位计数器,当定时时间到,即减法计数器为“00”时,CR1’为 0, 与脉冲信号相与后为零,无输入脉冲,定时结束,Bo 为“1” 单音处输出为 1, ,B 这时去控制音响电路呜叫。 定时显示用 CL002,定时的时标脉冲为“秒”脉冲。

4. 音响电路 音响电路中,f1 和 f2 为两种不同的音响频率,当某组抢答时,应为多音, 其时序应为间断音频输出。当定时到,应为单音,其时序应为单音频输出,时序 如下图所示:

图 2.2 音频时序波形图

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接逻辑电平,1 为工作,0 为非工作

图 2.1 四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图

五、主要元器件引脚图 74LS190 的引脚图

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74LS04 的引脚图

74LS08 的引脚图

CD4043 的引脚图

74LS32 的引脚图

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六、结束语 通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程 中,经常会遇到这样那样的情况,就是心里想老着这样的接法可以行得通,但实 际接上电路,总是实现不了,因此耗费在这上面的时间用去很多。做课程设计同 时也是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,平时课间的学习并不 能很好的理解和运用各个元件的功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计 过程中,我们了解了很多元件的功能,并且对于其在电路中的使用有了更多的认 识。老是弄不懂的一些问题,做课程设计时,那些问题就迎刃而解了。而且还可 以记住很多东西,比如一些芯片的功能。通过动手实践让我们对各个元件映象深 刻。认识来源于实践,实践是认识的动力和最终目的,实践是检验真理的唯一标 准。所以这个课程设计对我们的作用是非常大的。我们一组有四个人,我们除了 对数电有了更深刻的认识外,还充分体会到战胜困难的快乐。通过这次课程设计 使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把 所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能提高自己的实际动 手能力和独立思考的能力。此次课程设计,学到了很多东西,比如独立思考解决 问题,和与人合作共同提高。在此,感谢于老师的细心指导,也同样谢谢其他各 组同学的无私帮助!

七、参考文献 1、 《数字电子技术基础(第五版) 》 2、 《数字电子技术实验指导书》 3、 《数字电子技术课程设计指导书》 阎石 主编 高等教育出版社

山东工商学院 山东工商学院信息与电子工程学院

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