四人抢答器课程设计报告.docx

四人抢答器课程设计报告四人智力竞赛抢答器一、设计目的1.把握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。二、设计任务与要求1、设计任务设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9倒计到“0时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。2、设计要求(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零抢答显示数码管灭灯和抢答的开场。(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开场后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4)抢答器具有定时9秒抢答的功能。当主持人按下开场按钮后，定时器开场倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间9秒内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5)假如抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警音响持续1秒，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。(6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计1、设计方案抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开场后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开场抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。接通电源后，主持人将开关拨到 “去除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开场状态，公布“开场抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判定、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。假如再次抢答必须由主持人再次操作“去除和“开场状态开关。2、系统框图当主持人公布开场，定时电路开场秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。中选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图1.图1系统框图3、方案比拟方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样固然比拟简便，但实际在实现锁存功能时比拟繁琐难实现。方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。固然元件较多，但在实现锁存功能时能够简单的实现。经过比照两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改良。4、单元电路设计及元器件选择1抢答电路电路如图2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。图2抢答电路其工作原理为：当主持人控制开关处于“去除时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强迫清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开场时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，与门U11输出端为低电平给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在一起，使得U11输出端为高电平给D触发器，于是D触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经D触发器触发锁存再经过译码器74ls48译码，把相应的信号显示在数码管上。另外，中选手松开按键后，D触发器的Q非前一状态为低电平，与在一起后给与门U11,使得U11的输出端为低电平给D触发器，则D触发器的脉冲输入端恢复原来状态，进而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。中选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。2定时电路节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时。如图3。定时9秒，把74LS192对应的9，10，1，15四个端子预置为“1001。计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路555提供。当复位开关按下时，给74ls192一个低电平，进而开场倒计时，每来一个脉冲信号进行减计数一次。当有选手抢答或借位信号时，就使得74ls192的输入脉冲变成低电平，进而实现倒计时的停止。再按复位键时，再一次倒计时。图3定时电路3报警电路由74ls121和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有74ls121，因而用功能一样的MONOSTABLEVIRTUAL后文简称A1来代替仿真，如图4所示。其中A1的脉冲输入端是由复位信号和Q非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其中一个信号为低电平常，使得A1得到一个下降沿脉冲，进而使A1的Q端输出一个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。图4报警电路4时序控制电路时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成下面三项功能：1主持人将控制开关拨到“开场位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。