数字式抢答器课程设计(共12页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上数字电子系统设 计 报 告题目名称：数字式竞赛抢答器 姓 名： 宋扬 学 号： 028 班 级： 13电子信息工程 指导教师： 郭红俊 邯郸学院信息工程学院2014年12月一、摘要数字式竞赛抢答器主要由74 系列集成电路组成。该抢答器除具有基本的抢答功能外, 还具有定时、报警和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，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出声音持续23s。此时，电路具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。若在规定的时间无人抢答或者提前抢答，系统中的蜂鸣器发响，并由组别电路显示出犯规组

2、别，提示主持人本轮抢答无效, 以此实现报警功能。计分电路中，每组在开始时预制成100分，抢答后由主持人计分，答对一次加10分，否则减10分。【关键词】 集成；蜂鸣器；锁存二、设计目的有许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时，还可以设置记分、犯规及奖惩记录功能。(1). 了解抢答器的设计原理 (2). 掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法 (3). 掌握抢答器的设计方法与电子线路系统的装调技术三、设计要求内容和步骤1、设计要求（1）、设计一个可容纳六组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使

3、用。（2）、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，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出声音持续23s。此时，电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。（3）、设置计分电路。每组在开始时预制成100分，抢答后由主持人计分，答对一次加10分，否则减10分。（4）、设置犯规电路，对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。（5）、要求设计出电路，并撰写成果说明书。2、设计步骤 1. 拟定定时抢答器的组成框图。 2. 设计并安装各单元电路（要求设计布线整齐，美观，便于级联调试）。 3. 测试定

4、时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能的要求。 4. 画出定时抢答器的逻辑电路。 5. 写出设计性实验报告。四、电路的基本功能要求及原理方框图1、基本功能要求（1）：设计一个智力抢答器抢答器，能同时供6名选手或6个代表队比赛，他们的编号分别是1，2，3，4，5，6各用一个按纽，按纽编号与选手的编号相对应，分别用6个按钮S1-S6表示。（2）: 给主持人设置一个系统清除和抢答开始的控制开关S。（3）：抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后，若选手按动按钮，锁存器立即锁存相应的选手编号，并在LED数码管上显示选手的编号（1-6），同时扬声器发出声响提示。选手抢答实行优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答

5、选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。（4）：抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间为30秒，当主持人启动开始键后，定时器立刻倒计时，若30秒时间内有选手抢答，则显示器显示倒计时时间，并显示，保持到主持人将系统清除为止。（5）：参赛选手在设定的时间内进行抢答有效，超过时间抢答无效，定时器停止工作，定时显示器显示00。（6）：计分电路，与抢答电路相互独立，每组在开始时预置成100分，答对一次加10分，否则减10分，由主持人计分。2、原理框图原理框图工作原理：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，定时器显示00；主持人将开关闭合即“开始”状态，宣布开始抢答

6、器工作。定时器计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、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、定时器显示时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。五、 抢答器电路当电路接上电源后，整个电路都处于工作状态当主持人开关打开时，电路处于清零状态此时，各个触发器的Q非端输出都为，假设芯片编码器74LS148处于工作状态，此时，输入的都是高电平，而两输出使能端EO和GS的输出状态分别为0和，GS端与个JK触发器的JK端相连，即各输入端均为1，所以只要当R端为无效电平“1”时，同时有效脉冲边沿过来时触发器就能翻转。当主持人闭合开关，宣布可以抢答

7、后，主线灯亮，此时电路为可抢答状态，当选手按下开关时，CP脉冲由高电平变为低电平，即有一个有效地脉冲边沿过来，触发器发生反转，此时Q端为1，同时对应的灯亮，Q非端输出为0，此时74LS148的其中一个输入端输入信号“0”，OE与GS发生翻转，OE=1，GS=0。使得触发器的JK输入端输入“0”，就算其他选手把开关合上，其对应的触发器也不会翻转。抢答器电路1、显示电路图3.2显示电路 当其中一个选手按下抢答器后，74LS148编码器其中一个输入端为0，例如，当1号选手按下开关，则Q1输入为0，此时Q6Q5Q4Q3Q2Q1为，输出Y2Y1Y0为110经过74LS48译码器为001,则在七段数码管上

8、显示“1”表3.1 74LS148芯片真值表Q1Q2Q3Q4Q5Q6Y1Y2Y3EOGS01111111010X0111110110XX011110010XXX01101110XXXX0101010XXXXX000110七段数码管真值表ABCDabcdefg字形0000111111001000011000011100110110120010111100131010011001140110101101151110001111162、报警电路报警电路报警电路由两个555定时器构成。由图中可以看到,接上电源后,当信号输入为高电平时,第一个555连接成的单稳态触发器的输出为低电平,处于稳定状态,这时,

9、右边的多谐振荡器的复位输入为低电平,所以其输出也为低电平.扬声器不发音.当信号输入为低电平时,单稳态触发器被触发,处于暂稳态,此时其输出为高电平,输入到多谐振荡器的复位端,多谐振荡工作,输出为频率为1.2KHz的脉冲波形.这样扬声器就会以1.2KHz的频率发出间歇式声响。要求持续23秒，可调节电阻和电容实现。假设t=3s，电阻分别为20k、273k、0.61k、2.4k，电容分别为100pf、100pf、0.22uf、0.01uf。3、定时电路定时电路定时电路由两片74LS160构成，其本身为十进制同步计数器，真值表如下所示：CLKMRPES1S2QXX1XX全010XX预置数0011计数X0

10、00X保持X00X0保持当有效脉冲边沿过来时，有两片74LS160构成的31进制加计数器，当片1输出为0001，片二输出为1100，即转换为十进制时是30，此时片1Q0输出和片二Q0、Q1输出经过三输入与非门后为“0”，使片1的CET、CEP输入为0，片1停止工作，所以数码管显示30。4、 秒脉冲发生电路秒脉冲发生电路由555定时器构成的多谐振荡器经过调整电阻电容能改变秒冲周期。当R1=15K，R2=68K，C1=10uF时，T=1s。5、 计分电路计分电路预置分数为100分，最小变量为10，则各位数保持0不变，所以低位74LS48输入均为零不变。由于74LS192为BCD十进制可逆同步计数器

11、，真值表如下表所示：表3.4UPDWNRSTLDQ0Q1Q2Q3XX1X0000XX01ABCD100加法计算100减法计算1100保持当选手答对问题时，拨动开关S1，则系统给十位进1，当要进位时，则向高位进位。答错时拨动开关S2，系统给十位减1，若十位为0时，系统会向高位借位。六、 总电路及分析总电路计分电路七、 供参考选择的元器件元器件名称 数量开关 9个74LS148 1个74LS48 6个74LS192 2个74LS160 2个74LS126 1个CD4023BCM 1个DM7402N 1个555定时器 3个扬声器 1个 电容 20个七段数码显示器 6个灯泡 7个八、 设计心得和体会经

12、过这次课程设计，使我在课堂上所学的知识得到了巩固，同时又把理论知识应用到实际当中，锻炼了我们大动手动脑能力。在设计过程中，我们遇到了不少的困难，比如说芯片不认识，比较难找，找到了还得花时间花心思去学习研究。这个学期初我们学过了Altium designer，正好可以利用这次机会来实际操作一下这个软件，虽然不是很熟练，但还是比较有成就感的。这个过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要熟练地掌握课本上的知识，组员间应该团结，相处和自己的独立思考也是很重要的。九、参考文献1. 高吉祥主编，电子技术基础实验与数字电子系统设计，电子工业出版社，2002年出版。2. 历雅萍、易映萍编，电子技术数字电子系统设计，高等教育出版社3. 谢自美主编，电子线路设计、实验、测试，华中理工出版社4. 任致程主编，经典集成电路400例，机械工业出版社5. 彭介华主编，电子技术数字电子系统设计指导，高等教育出版社6. 陈大钦主编，电子技术基础实验电子电路实验、设计、仿真，高等教育出版社，2002年出版。专心-专注-专业