課程設計成績：江漢大學文理學院數字電子技術課程設計報告課程設計題目_ _定時搶答器_部 （系） 專 業 姓 名 學 號 指導教師 年 月 日目 錄一、設計目的1二、設計要求1三、總體方案1四、具體實現2五、實現過程中遇到的問題及措施7六、設計心得體會7七、對該設計的建議7八、參考文獻8一、設計目的掌握譯碼器、十進制加/減計數器的邏輯功能和工作原理，設計可預置時間的定時電路；分析與設計時序控制電路。畫出定時搶答器的整機邏輯電路圖，掌握智力搶答器的工作原理及其設計方法，并對各種元器件的功能和應用有所了解。并能對其在電路中的作用進行分析。另外還要掌握電路原理和分析電路設計流程，每個電路的設計都要有完整的設計流程。這樣才能在分析電路是有良好的思路，便于查找出錯的原因。二、設計要求1、搶答器同時供4名選手或4個代表隊比賽，分別用4個按鈕S1 S4表示。2、設置一個系統清除和搶答控制開關R，該開關由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發出音樂提示。先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。4、搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動開始鍵后，定時器進行減計時，在槍答時間內，選手槍答成功，這時計時器停止計時工作，顯示器上顯示參賽者的編號，保持到主持人按復位鍵為止。當規定時間到，仍無人槍答時，本次槍答無效，揚聲器報警發出聲音，并禁止槍答，計時器顯示“00”。 三、總體方案正文（格式：中文字體：宋體；西文字體：Times New Roman；字號：小四；行距：固定值22磅；特殊格式：首行縮進2字符）本設計可采用的方案有以下三種：方案一：用CD4511 、CD4068各一個電阻，開關，三級管和二級管若干及七段顯示器構成搶答電路。本電路的控制方法是利用開關進行輸入編碼當按鍵第一次就接下時，輸出由1111110變為所接下的鍵值的BCD編碼經4068 8輸入與門和一個三級管控制后輸出CD4511第五腳使其從底電平變為高電平，從而鎖住CD4511，實現槍答功能。記數器利用兩個CD40110和CD4011組合成30秒的加法記數器，此電路原理簡單，制作方便，但顯示不為倒計時，觀看比較不直接。方案二：采用CD40175 四D觸發器，CD4511，CD4081四2輸入與門各1個電阻開關，二級管若干，構成槍答器，本電路工作原理也利用開關與二級管結合做編碼用。同時在按鈕按下的時候也發出一個脈沖到CD40175的CP輸入端，使其輸出在CP脈沖下翻轉，利用四D觸發器的四個（Q反）經CD4081與門后控制CD40175的CP脈沖使其電路鎖住封鎖按鍵禁止搶答。倒計時電路采用CD4510與CD4511配合。本電路有兩部分組成，方案三：由CD4043一個，電阻，二級管，開關若干組成。CD4043是一塊內部由4個高電平有效的RS觸發觸發器組成。當4個輸出端有其中一個被按下時，CD4023相應的輸出端經三級管的編碼輸出到數碼顯示器使其顯示當前按下的按鈕組。從數碼顯示器的b筆段引出一個公共的信號給三級管的反向接到開關的控制端，禁止搶答。把CD4043的四個CR清零接在一起，接個電阻到地，并接一個開關到電源，按動此開關則輸出清零。電路進入下一次搶答準備。本課程設計電路采用方案三，電路如圖1所示：圖1 定時搶答器基本框圖四、具體實現本電路共包含一下幾個模塊：1：搶答電路 該電路的根本任務是準確的判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現這一功能可用觸發器和鎖存器等。在得到第一信號后應立即將電路的輸入封鎖，即使其他組再次發出搶答信號也無效。同時還必須注意，第一搶答信號應該在主持人發出搶答命令之后才有效。當電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發光二級管直接指示出組別（這里我們采用LED數碼管顯示）。同時用第一搶答信號控制一個音樂芯片工作，使其推動揚聲器發出聲響，表示該題搶答有效。本電路用一個CD4043RS觸發器和LED數碼管顯示器組成，可以將四位搶答者的按鈕通過譯碼，驅動LED數碼管顯示器顯示出他們最先搶答者的序號。而時序控制電路的功能是當參賽選手按動搶答器時，使音樂芯片工作揚聲器發聲，這時搶答電路和定時電路停止工作。 圖2 搶答電路設計圖（2）倒計時電路該電路的采用CD40110作為個位數計時，它是一個十進制加減法譯碼顯示計數器。十位數采用CD40192可預置加減法BCD計數器，輸出經七段LED譯碼器CD4511使數碼顯示器工作。在CD40192的可預置端用兩個單刀雙擲開關控制，實現時間10秒、20秒、30秒可調的功能。圖3 倒計時電路設計圖（3）1HZ脈沖產生電路該電路的采用555定時電路。555定時電路是一種電路簡單且多用途的單片中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而要波形的產生與變換、測量與控制、家用電器和電子玩具等等許多領域中都得到了廣泛的應用。圖4 脈沖信號產生電路四：聲響電路電路原理如下圖所示，該電路分有兩部分，一個是搶答成功提示為音樂提示音，另一個是時間接近及時間到提示它利用CD4011和555芯片組成的組合邏輯電路控制蜂鳴器發出聲音。圖5 聲響電路五、硬件制作與調試組裝時分搶答與倒計時分兩部份，經過接后調試，發現搶答單元在接下按鈕時沒有顯示，經仔細檢查及調試以及查閱芯片資料后發現CD4043的輸出驅動能力低，只有幾毫安，只能增加電壓放大電路，為不更改太多電路，我們采用兩極三級管放大（因為一級放大為反相，LED數碼管不支持）電路經修改后，實現搶答功能。計時電路方面發現倒計時，電路不能停止，經測量發現CD40192的錯位輸出端的脈沖為一個很窄脈沖，因此不能封鎖CP脈沖于是增加一個芯片及數個二級管經過計時到判斷。經改動過后，總體電路為：圖5 搶答電路設計總圖五、實現過程中遇到的問題及措施在檢測面包板狀況的過程中,出現本該相通的地方卻未通的狀況,后經檢驗發現是由于萬用表筆尖未與面包板內部垂直接觸所至. 在此次電路設計時發現了設計的問題，如扇出數，這是這次設計不能順利完成的原因，另外還要了解到CD4000系列到芯片不能與7400系列芯片配合使用，因為其輸入輸出的電平不匹配，會導致電路的工作不穩定！六、設計心得體會通過此次課程設計，總體來說，收獲頗豐，無論是在培養自己的實驗動手能力還是培養自己的性情方面。在此次的數字鐘設計過程中，更進一步地熟悉了芯片的結構及掌握了各芯片的工作原理和其具體的使用方法。在連接六進制，十進制，六十進制的進位及十二進制的接法中，要求熟悉邏輯電路及其芯片各引腳的功能，那么在電路出錯時便能準確地找出錯誤所在并及時糾正了。在設計電路中,往往是先仿真后連接實物圖，但有時候仿真和電路連接并不是完全一致的,例如仿真的連接示意圖中，往往沒有接高電平的16腳或14腳以及接低電平的7腳或8腳，因此在實際的電路連接中往往容易遺漏。又例如74HC90芯片，其本身就是一個十進制計數器，在仿真電路中必須連接反饋線才能正常顯示，而在實際電路中無需再連接，因此仿真圖和電路連接圖還是有一定區別的。在設計電路的連接圖中出錯的主要原因都是接線和芯片的接觸不良以及接線的錯誤所引起的。在焊接過程中，組員間陪的非常好，進度相當快，雖然在其中幾個焊接困難的地方，但是還是被我們解決了，這就是團隊的力量。在開始的設計和最后的調試過程是漫長的，我們要在計算機前收集資料，又要在實驗室驗證，這個過程非常辛苦，但是也非常快樂。七、對該設計的建議此次的數字鐘設計重在于仿真和接線，雖然能把電路圖接出來，并能正常顯示，但對于電路本身的原理并不是十分熟悉。總的來說，通過這次的設計實驗更進一步地增強了實驗的動手能力。八、參考文獻1康華光.電