四人智力竞赛抢答器装置设计报告

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1、一、设计任务及要求本课程设计的基本任务，通过指导学生循序渐进地独立完成数字电路的设计任务，加深学生对理论知识的理解，有效地提高了学生的动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力。重点提高学生在数字电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。学生通过电路的设计、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求：1.掌握数字逻辑电路分析和设计的基本方法

2、⑴根据设计任务和指标，初选电路；⑵通过调查研究、设计计算，确定电路方案；⑶选测元器件，进行电路设计；⑷分析课程设计结果，写出设计总结报告。2.培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力⑴学会自己分析、找出解决问题的方法；⑵对设计中遇到的问题，能独立思考，查阅资料，寻找答案；⑶能对课程设计结果进行分析和评价。3.培养学生的实践能力通过严格的科学训练和工程设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并培养学生具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。二、设计的作用、目的数字电子

3、技术课程设计是重要的实践性教学环节，同“数字电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在“数字电子技术实验”课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程，培养、启发学生的创造性思维，进一步理解数字系统的概念，掌握小型数字系统的设计方法，掌握查阅有关资料的技能。掌握智力竞赛抢答器电路的设计、组装和调试方法；进一步熟悉中小规模集成电路的综合应用；通过对抢答器电路调试，完善设计，提高学生的动手能力和综合应用能力。三、设计过程1.方案设计与论证1、方案的选择：四人智力竞赛抢

4、答装置的关键在于，当其中一个选手按下开关后，其对应的发光二极管点亮，同时由其传递出的信号可将其他选手的抢答电路锁死，从而阻止其他选手的抢答，实现抢答功能。只有当主持人清除信号后，才能开始新一轮的抢答。选用四D触发器74LS175，它有公共的置0端和公共的CP端，1D、2D、3D、4D可分别由选手A、B、C、D控制，当其接入高电平时，其对应的发光二极管点亮，同时由其对应的Q输出0信号，经双四输入与非门74LS20和四双输入与非门74LS00传递给74LS175的CP端，从而将电路锁死，阻止其他选手的抢

5、答。对于公共端的CP脉冲源，可由二输入端4与非门74LS00构成的多谐振荡器和由双D触发器74LS74构成的四分频电路，共同组成抢答电路中的CP时钟脉冲源。 2、论证：抢答装置中的发光二极管可由LED检测，四位选手的控制端以及主持人的清0端的高低电平，均可由逻辑电平控制，CP脉冲源可接1KHZ的脉冲源。对于由多谐振荡器和四分频电路组成的CP时钟脉冲源，可单独接线，并由示波器检测结果，最后接入74LS175的脉CP冲端，从而构成整体的四人智力竞赛抢答装置。接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答

6、器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关拨到开始状态，宣布开始抢答器工作。选手抢答时，抢答器完成，编号显示器灯亮，其他选手抢答不在作用。2.单元电路设计、参数计算和元器件的选择图中F1为四D触发器74LS175，它具有公共置0端和公共CP端，引脚排列间附录；F2为双4输入与非门74LS20；F3是由74ＬＳ００组成的多谐振荡器；Ｆ４是由７４ＬＳ７４组成的四分频电路；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，按下复位开关Ｓ，７４ＬＳ１７５的输出Ｑ１～Ｑ４全为０，所有发光

7、二极管ＬＥＤ灯均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先做出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门Ｆ２送出信号锁住其余３个抢答者的电路，不再收受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。实验内容：（1）测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。测试方法参照数字电子技术基础实验的有关内容，判断器件的好坏。（2）按图10-1接线，抢答器五个开关接实验装置上的逻辑开关，发光二极管接电平显示器。（3）断开抢答器电路中CP脉冲源电路，单独对多谐振荡器F3及分频器F4进行调试，调整多谐振荡器10kΩ

8、电位器，使其输出脉冲频率约4kHz，观察F3和F4输出波形及测试其频率。（4）测试抢答器电路功能。接通+5V电源，CP端接实验装置上连续脉冲源，取重复频率约1kHz。1）抢答开始前，开关K1，K2，K3，K4均置“0”，准备抢答，将开关S置“0”，发光二极管全熄灭，再将S置“1”。抢答开始，K1，K2，K3，K4某一开关置“1”，观察发光二极管的亮、灭情况，然后再将其他三个开关中任一个置“1”，观察发光二极管的亮、灭有否改变。2）重复1）的内容，改变K1，K2，K3，