湖南工程学院
课 程 设 计
课程名称 数字电子技术 课题名称 智能抢答器
专 业 班 级 学 号 姓 名 张 指导教师
2012年 12月03日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称： 题 目： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 审 批：任务书下达日期 设计完成日期 电子技术课程设计
智力竞赛抢答器
学号： 2012年 12 月 3 2012年 12 月 14 星期一 星期五
日 日
设计内容与设计要求 一、设计内容： 1．设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器，每组设一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。 2. 抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一组参赛者触动按钮时，该组指示灯亮。此后，其他组别触动按钮无效。 3. 设计一个用数码管显示1~8组中最先抢答组别的电路。 4. 抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。 5．设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。 6．设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。 7．功能扩展（自选）
二、设计要求： 1．思路清晰，给出整体设计框图和总电路图； 2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 3．写出设计报告；
主要设计条件 1． 在实验楼南楼的四楼“综合实验室”调试。 2． 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片。
说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．安装、调试步骤； 7．故障分析与电路改进； 8．总结与体会； 9．附录（元器件清单）； 10． 参考文献； 11．课程设计成绩评分表
进 度 安 排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料。 星期二:总体电路设计和分电路设计。 星期三:（电路仿真）修改方案。 星期四 : 上午：电路仿真，确定设计方案，拟订调试方案或安装电路； 下午：画出调试电路图,安装电路。 星期五整天：安装、调试电路。 第二周星期一~二: 安装、调试电路。 星期三下午：验收电路、归还器件。 星期四~五: 写设计报告，打印相关图纸。 星期五下午:带设计报告书进行答辩，整理实验室及其它事情。 参 考 文 献
1．《电子线路设计、实验、测试》（第二版） 华中理工大学出版社-------谢自美 主编 2．《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计 华中理工大学出版社 梁宗善 主编 3．《电子技术基础实验》 高等教育出版社-------------陈大钦 主编 4．《电子技术课程设计指导》 高教出版社-------------------彭介华 主编
目 录
1． 设计总体思路 .............................................................................3 1.1 设计思路................................................................................3 1.2设计的基本原理 .....................................................................4 1.2.1 工作原理 .....................................................................4 1.2.2 计数模块 .....................................................................4 2． 总电路图仿真图 .........................................................................4 3． 单元电路设计 .............................................................................5 电路 ..........................................................................................5 电路 ..........................................................................................6 4． 芯片介绍 ....................................................................................7 4.1 74LS47管教及功能表 ............................................................8 4.2 74LS192管脚及功能表 ..........................................................8 4.3 74LS148管脚及功能表 ..........................................................9 4.4 74LS00管脚及功能表 .......................................................11 5． 调试、安装步骤 .......................................................................11 5.1软件仿真 ..............................................................................11 5.2实际电路的安装及调试步骤.................................................11
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5.3接线时发生的故障及分析 ..................................................12 6． 总结与心得 ..............................................................................12 7． 参考文献 ..................................................................................17 8． 附件..........................................................................................18 8.1元件清单 ..............................................................................18 8.2电路接线及运行结果图 ........................................................18
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1设计总体思路：
1.1 设计思路： 主持人控制按钮 计分电路 译码电路 数码管显示 控制电路 脉冲
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蜂鸣器 定时电路 译码电路 数码管显示 报警电路 编码电路 锁存电路 显示电路 数码管显示 抢答按钮
1.2 设计的基本原理：
1.2.1 工作原理
其工作原理为：如图所示当抢答比赛开始时，主持人按下“开始/清零”开关，接通电源，抢答器开始工作，定时器倒计时，如选手在规定的时间内抢答，则抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示等一系列动作，当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答。如在规定的时间内仍无人抢答，则计时器不会停止工作，直至时间结束时蜂鸣器发出声音报警宣告抢答结束，如果再次抢答必须由主持人再次执行上述操作。
当选手回答完问题的时候，主持人启动积分系统，每个人最开始有100分，答对一题加十分，答错一题，减十分，此为计分系统。
1.2.2 计数模块
采用2片十进制计数芯片74LS192芯片进行减计数，通过输入秒脉冲，来实现倒计时。
2 总电路图仿真图：
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3 单元电路设计： 计分模
3.1 分部电路：
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4 芯片介绍：
4.1 74LS47管脚及功能表：
74LS47芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的像是系统中。
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74LS47管脚图
74ls47工作真值表
4.2 74LS192管脚及功能表
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器(BCD,二进制),CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端,LD为预置输入控制端，异步预置,CR为复位输入端，高电平有效，异步清除,CO
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为进位输出：1001状态后负脉冲输出,BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。
74LS192管脚图 输入 输出 MR PL CPU CPD P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 × × × × × × × 0 0 0 0 0 1 1 1 × d c b a d 0 c 0 b 0 a 1 × × × × × × × × 74LS192功能表 加计数 减计数 4.3 74LS148管脚及功能表：
74LS148 为 8 线－3 线优先编码器，共有 54/74148 和 54/74LS148 两种线路结构型式， 将 8 条数据线（0－7）进行 3 线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。 利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩
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展。
74LS148管脚图
输入 EI H L L L L L L L 0 X H X X X X X X 1 X H X X X X X X 2 X H X X X X X L 3 X H X X X X L H 4 X H X X X L H H 5 X H X X L H H H 6 X H X L H H H H 7 X H L H H H H H A2 H H L L L L H H A1 H H L L H H L L 输出 A0 H H L H L H L H GS H H L L L L L L EO H L H H H H H H 10
L L X L L H H H H H H H H H H H H H H H H H L H L L H H H－高电平 L－低电平 X－任意
74LS148功能表
4.4 74LS00管脚及功能表：
74LS00管脚图
5调试、安装步骤：
5.1 软件仿真：
根据设计的总体思路依次在仿真软件上完成各个模块的电路图。电路图完成后，先单独仿真各电路模块的功能，然后将各个单元电路连成总电路图进行仿真并修改，直至达到了预期的目标功能。
5.2 实际电路的安装及调试步骤：
实际电路的安装可在SZ-EC电子综合实验仪
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上进行，也可在数字实验室台上进行。
在数字实验台上的接线，其步骤为：根据总电路图规划好芯片的位置，然后逐一测试各个芯片的功能，并检测导线的好坏；根据各设计模块电路连接线路，没连接完成一个模块，对其功能进行检测，保证实际测试效果符合仿真结果，当个模块连接完成并对各模块逐一测试合格后，连接成总电路图，进一步测试直至达到预期实验效果。
在试验箱上的接线步骤：除了上述步骤还应注意设置VCC总线、GND总线和时钟总线；测试时可以将面包板上需要外接的引线接到板边缘未使用的插线孔，外接时从插线孔的其他插孔接出。
5.3 故障分析与电路改进：
故障一：
蜂鸣器不定时发出声响，经检测是脉冲不稳定，手动脉冲时候蜂鸣器按时发出声响。
6总结与心得：
两周的课程设计转眼就要结束了，经过接到课题时迷茫、接线后不能正常工作时的失落、努力排故后调试成功的喜悦，短短两周的经历让我受益匪浅。
在这次实验中我遇到了不少难题，例如：如何在首位选手抢答后限制其他选手的输入让我和我的搭档思考了很长时间。最终通过查阅课本与上网搜集资料，一步一步解开了这个难题；怎样将控制电路，抢答电路，计分电路，计时电路有机的结合在一起，也是一个难点，但最终还是经过我不断地思考和研究得出了答案。其实在一开始
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在布置课题的那天上午我很疑惑呢，因为对智力抢答器很生分,经过和大家的讨论，发现即使对抢答器没有明确的认识，但我们知道它的工作原理，我们也应该有能力将其设计完成。
该智力竞赛抢答器可供最多8人参加的比赛使用。结构简单，操作简单，扩展性强，可根据实际情况改装成大于或小于8人的比赛。通过multism软件模拟仿真，电路基本满足功能要求，稳定性良好。
经过大家的各抒己见，我们定下了基本的方案。接下来开始将我们的方案细化，并进行电路的仿真。以前也接触过电路的仿真，我一般都是用比较简单的EWB5.0进行。这次课程设计中，我先使用了EWB，后来觉得还是最好用MULTISL，感觉不是很好用，但是觉得只用这两个很没意思，想多尝试一下，我又换了另一款仿真软件protues，第一次接触这款软件也有些无从下手，完全的英文版本，开始时甚至连元件都不会调用，但我时间还是很充裕，而且觉得很有意思，所以我开始在网上找关于protues的教程，通过学习了一些教程，渐渐了解了这款软件，慢慢的用起来也得心应手了。后来经过多种尝试，我个人认为，对于像课程设计这样大型的工程，EWB5.0这样的软件还是难以胜任的，它仿真过程的细节没有反映给用户，在出现错误时用户很难的查找错
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误。而protues正好解决了这个问题，这也给我在设计过程中带来很大的便利。但是我最终没有用protues，我还是决定和我搭档用同一款软件，然后我们分别做，最后联在一起，形成一个总体电路。
仿真通过后开始接线，刚开始的时候检查元器件，我有点不喜欢，这些芯片怎么检查呢？而且学校给我们就应该有保证啊，很挺郁闷，觉得耽误时间，而且，我和我搭档都没有太多耐心，确实耽误了不少时间。
当开始按照图纸接线的时候，结果并不理想，电路胡乱显示，但更多是什么都不显示，最后发现，板子有问题，第一次实验以失败告终。后来我们换了一块板子，同时我想了个办法同一个模块用相同颜色的线，这样防止出现问题是不好检查，当然这个方法在后面排故障的时候也避免了一些不必要的麻烦。然后按模块连接电路，在对各个模块进行测试，当各模块测试完成后再将所有模块连接起来。这次我们完成了电路的实际测试。其实，中途的时候，我还是偷懒了，觉得接线不考验实力，就想着让搭档做，我偷懒玩手机，但是还是觉得过意不去，本来两个人就是要一起合作，而且，我这样做就有很多实践的东西，怎能因为偷懒就放弃呢，后来还是决定共同完成。
到最后的时候，我以为皆大欢喜，但是还是有
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问题，我们的脉冲还是出了不小的麻烦，最后我们不得不手动，而且只有一个脉冲，加分减分还得换导线来用这个仅有的脉冲，倒计时还得用，还需要手动，但是最后做出来了抢答器还是觉得很有成就感，还是很开心的。通过这次课程设计，让我明白了：首先做事要想思考该怎样做其次一定要按步骤进行，想通过减少步骤来加快速度的得到的只是适得其反，按部就班就是最好的方法，也是最简单的途径。
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。我沉得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。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，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，平时看课本，这次看了，下次就忘了，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。所以这个期
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末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里几年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋； 正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就好。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。同时我认为我们的
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工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！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，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
最后忠心的感谢李老师还有其他帮助过我的同学们，谢谢你们给与我的帮助和鼓励。此次课程设计十分锻炼人的毅力，而且我有了很大的长进，感谢这次课程设计，身心受益。
7参考文献：
1．《电子线路设计、实验、测试》（第二版）
华中理工大学出版社-------谢自美 主编 2．《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计
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华中理工大学出版社 梁宗善 主编 3．《电子技术基础实验》
高等教育出版社-------------陈大钦 主编 4．《电子技术课程设计指导》
高教出版社-------------------彭介华
主编
8附件：
8.1 元件清单： 4个74LS192 9个74LS74 1个74LS148 1个74LS00 1个74LS32 1个74LS04
8.2 电路接线及运行结果图：
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电气信息学院课程设计评分表
评 价 项 目 优 设计方案的合理性与创造性(10%) 硬件设计或软件编程完成情况(10%) 硬件测试或软件调试结果*(10%) 设计说明书质量(10%) 设计图纸质量(10%) 答辩汇报的条理性和独特见解(10%) 答辩中对所提问题的回答情况(10%) 完成任务情况(10%) 独立工作能力(10%) 出勤情况（10%） 良 中 及格 差 综 合 评 分 指导教师签名：________________
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