四人智力竞赛抢答器装置设计报告

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

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1K 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，K4 任一个开关状态，观察抢答器的工作情况。

3）整体测试。试开实验装置上的连续脉冲源，接入F3和F4，再进行实验。

四、心得体会及建议

本次电子课程设计让我们能够自己学会去运用所学的理论知识，让我们充分认识到学习那些曾经认为枯燥理论的重要性，通过动手实践提高了我对这个专业的兴趣和热爱，以后会巩固好理论知识，与实践相结合，提高我的综合能力。

在设计原理图时，我通过书籍、网络资源等去了解一些芯片的功用及原理构成，如74LS148,74LS279D等。设计思路是整个设计的灵魂，能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。因而，我们先确立了一个基本设计方案，及如何做好设计的方法。只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。翻阅各种资料，上网查询填补所需知识的空白是必要的。我发觉自己对于基本元器件的属性及使用方面知识的匮乏，例如继电器作为触发开关时允许通过的电压等，应在以后的学习中不断积累，对于元件参数的计算公式不够熟练，估算时缺乏更全面的考虑。

电子技术发展呈现出系统集成化，自动化，设计自动化，用户专业化和测试智能的优势，作为一个大学生。我们必须顺应时代的发展，这使我们必须要扩展自己的知识，并利用计算机来辅助分析和设计，这对我们是有益的。同时也加强了对课本知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力，为今后学习打下了良好的基础，也培养了我们严谨务实的作风。在往后的学习过程中，我应该会努力学好扎实的理论知识，掌握那些经典电路并可以灵活运用，能熟练掌握画图软件和仿真软件的使用，不断尝试自己去做一些实物，在设计电路方面有自己独到的见解。

五、附录

1、元器件明细表

2、智力竞赛抢答器装置原理图

六、参考文献

[1]阎石《数字电子技术基础（第五版）》北京：高等教育出版社.2006

[2]张克农《数字电子技术基础》北京：高等教育出版社.2003

[3]赵淑范等《电子技术实验与课程设计》北京：清华大学出版社.2006

[4]陈光明等《电子技术课程设计与综合实训》北京:北京航空航天大学出

社.2007

[5]李银华等《电子线路设计指导》北京:北京航空航天大学出版社.2005

[6]黄智伟《全国大学生电子设计竞赛制作实训》

北京：北京航空航天大学出版社． 2007．8

[7]杨志忠．《数字电子技术基础》北京：高等教育出版社．2004

[8]彭介华．《电子技术课程设计指导》北京：高等教育出版社．2004

[9]路勇．《电子电路实验及仿真》北京：清华大学出版社．2004