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数字电子设计性实验 第二部分 设计性实验 实验七 竞赛抢答器的设计 一、实验目的 1、掌握电路板焊接技术； 2、学习调试系统电路，提高实验技能； 3、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。 二、实验内容 1、设计任务：设计制作一个可容纳六组参赛的数字式抢答器。 2、设计要求： 每组设置一个抢答按钮，供抢答者使用； 电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若有参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示出抢答者的组别，同时扬声器声音，音响持续2-3s； 电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用； 电路具有回答问题的时间控制功能，要求回答问题的时间≤100s（显示00-99），时间显示采用倒计时方式，当达到限定时间时（即显示器为00时），发出声响，以示警告； 要求电路主要选用中规模TTL或CMO S集成电路。 设计要点 根据设计要求，竞赛抢答器主要由六部分组成： 抢答控制器：竞赛抢答器的核心，当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，并使相应的发光二极管点亮，并用音响电路发出声音，与此同时，封锁其他参赛者的输入信号，这就要求抢答器的分辨能力高，同时要求电路有6组输入和输出，电路可考虑用6个D触发器和6个与非门组成（供参考）； 抢答控制输入电路：有6个开关组成，6人各控制一个，按下开关使相应控制端信号为高电平或低电平； 清零装置：供每次比赛前主持人使用，它保证每次抢答前使抢答器清零，避免电路误动作和抢答过程中的不公平。采用由主持人控制开关，同时使每人的抢答电路同时清零的方式； 显示、声响电路：每个抢答器显示电路可由发光二极管显示，显示字形代表组号，也可为单一发光信号，如果是一个发光二极管，且功率不大，可直接由抢答器驱动；如果要醒目，加大功率或用多个大功率发光管，则要单独采用驱动电路。声响电路为6组共用，只要有抢答者出现，都会发出音响，鸣响器件用扬声器，因此必须加一级三极管驱动电路，输入信号有音频信号、抢答信号和“时间到”信号； 计数、显示电路：该电路的作用是对抢答者回答问题时间进行控制，规定的时间小于或等于100s，所以显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。因为要求倒计时，当主持人给出“请回答”指令后，从“99”倒计时，当计到“00”时，要能够驱动声响电路发出警告声，由此可知，当主持人给出“请回答”指令后，两位计数器同时置9，CP信号为秒脉冲，进行减法计数，当两位数为“00”向高位借位时，送出音响控制信号，计数器同时被封锁，不再计数； 振荡电路：由上面分析，需要振荡信号的电路有：a、控制器信号：振荡信号频率越高，抢答控制器的分辨率越高，建议采用500KHz；b、音频信号：使音响电路发出单一鸣响，建议采用1KHz；c、秒脉冲信号：为计数器显示提供秒脉冲信号。这几个不同频率的信号源可用一个振荡电路来完成，采用分频方式得到不同频率的信号。 三、实验要求 画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用； 按原理图接线，并认真检查电路； 按要求调试电路，实现各部分电路功能； 列出元件清单； 分析调试中发现的问题及故障排除方法。 实验八 彩灯控制器的设计 一、实验目的 1、掌握电路板焊接技术； 2、学习调试系统电路，提高实验技能； 3、了解彩灯控制器的工作原理及其结构。 二、实验内容 设计任务：节目的彩灯五彩缤纷，彩灯的控制电路种类繁多。用移位寄存器为核心元件设计制作一个8路彩灯控制器。 设计要求： 彩灯控制电路要求控制8个彩灯； 要求彩灯组成以下两种花型，每种花型连续循环两次，两种花型轮流交替。 节拍 脉冲 编 码 QA QB QC QD QE QF QG QH 花型Ⅰ 花型Ⅱ 100000000 210001000 311001100 411101110 511111111 601110111 700110011 800010001 900000000 设计要点 编码发生器：编码发生器要求根据花型按节拍送出8位状态编码信号，以控制彩灯按规律亮灭。因为彩灯路数少，花型要求不多，该题宜选用移位寄存器输出8路数字信号控制彩灯发光。编码发生器建议采用两片4位通用移位寄存器74194来实现。74194具有异步清零和同步置数、左移、右移、保持等多种功能，控制方便灵活。移位寄存器的8个输出信号送至 LED发光二极管，编码器中数据输入端和控制端的接法由花型决定； 控制电路：控制电路为编码器提供所需的节拍脉冲和驱动信号，控制整个系统工作。控制电路的功能有两个：一是按所需产生节拍脉冲；二是产生移位寄存器