八路数字抢答器;.doc

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1、八路数字抢答器摘 要：此次课程设计设计出的八路数字抢答电路具有倒计时功能，优先编码功能，显示功能，抢答报警功能，抢答成功提示功能等。 可作为学校智力竞赛，单位娱乐活动，电视节目的首选电路，避免了人为失误的出现，方便实用。关键词： 抢答器 优先编码 倒计时 报警 显示1 引言工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。在我校举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。为解决这个问题，我们小组准备就本次大赛的机会制作一个低成本但又能满足学校需要的八路数显抢答器。本课

2、程设计是“模拟电子技术”与“数字电子技术”两门课程的综合课程设计。 2 总体设计方案2.1总体设计图提前抢答主持人控制开关成功抢答优先编码电路锁存显示译码秒脉冲产生电路控制电路倒计时电路抢答电路报警两次报警一次译码显示提前抢答成功抢答图1 总体设计框图2.2 设计思路八路抢答器的组成框图如图1所示。其工作过程是：接通电源，开关置于“清除”位置。倒计时电路处于禁止工作状态，倒计时牌无显示，与抢答器相连的编号显示器也无显示。选手在听到报警提示后才能开始抢答，否则被判为“犯规”。当节目主持人将开关拨到“开始”位置后，倒计时将从“9”开始倒计时，至“0”发出一声短暂警报。若期间有选手抢答，优先编码电路

3、立即分辨出抢答者的编号；同时报警电路连续短暂报警两次，即宣告该选手犯规。若之后有选手抢答，同样，优先编码器立即分辨出抢答者的编号，并由锁存电路锁存，译码电路显示，并发出一声短暂报警，即宣告抢答成功，同时封锁优先编码电路，从而保证抢答者的优先性。3设计组成及原理分析3.1抢答电路工作原理与分析3.1.1 抢答电路所用元器件优先编码器74HC4511一块；译码器CD4532一块；SR锁存器74LS47一块;七段数码管一块；10K电阻9只等。3.1.2 抢答电路工作原理抢答电路功能有两个。一是分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码电路用；二是向报警电路提供驱动信号使其报警。其电路组成

4、如图2所示。图2 抢答电路图 工作原理：当主持人将控制开关置于“清除”位置时。RS锁存器R端为高电平，S端为低电平，其Q端输出均为低电平。于是74HC4511的BI=0,显示器无显示；当主持人将开关拨到“开始”时，锁存器的R端、S端均为低电平，其Q端仍保持低电平不变，显示器仍无显示。当有选手按下按钮（如按S6）时，CD4532的输出Q2Q1Q0=110，GS=1，经RS锁存器后BI=1，74HC4511处于工作状态，此时锁存器的IC（1），IC（2），IC（3）的Q端输出分别为1、1、0，经74HC4511译码后，显示器显示“6”，同时IC（4）的Q端的高电平经非门送入CD4532的输入使能端

5、EI，使得EI=0，于是CD4532处于禁止工作状态，封锁其他按钮的输入。当按下的按钮松开后，CD4532的输出GS为低电平但由于IC（4）的Q端输出为高电平，所以抢答器持续显示抢答者的号码，同时CD4532处于禁止工作状态，其他按钮的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。若有人抢答，电路同样可以显示其号码，此时主持人可以操作控制开关S使抢答电路复位，以便再次抢答。3.2倒计时电路工作原理与分析3.2.1 倒计时电路所用器件十进制同步加/减计数器74L192一块；译码器74HC4511一块；七段数码管一块；1K电阻两只；时钟脉冲发生器一个。3.2.2 倒计时电路工作

6、原理此电路实现的是“十秒倒计时”功能，当主持人按下开关后，电路由“9”开始倒计时，至“0”发出警报信号，宣告抢答开始，选手开始抢答；此前抢答的，判为“犯规”，其电路组成如图3所示。图3 倒计时电路工作原理：主持人按下开关前，LD接低电平，数据预置端得到预置电平1001；主持人按下开关后，LD接高电平，74LS192开始随时钟脉冲进行倒计时。倒计至“0”，给出报警信号，BO由“1”变为“0”。3.3报警电路工作原理与分析3.3.1报警电路所用器件“555”定时器一块；15K电阻，68K电阻，510K电阻各一只，3G310NPN管一只，扬声器一只等。3.3.2报警电路工作原理该电路完成功能主要有三

7、个：一是10秒倒计时结束时给出警报信号；二是提前抢答给出警报信号；三是抢答成功后给出报警信号。其组成电路如图4所示。图4 报警电路工作原理：由555定时器构成的多谐振荡器，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；反之电路暂停。3.4 时序控制电路工作原理与分析3.4.1 时序控制电路所用器件74LS00一块；74LS121四块等；74LS00一块。3.4.2 时序电路工作原理时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成一下三个功能：一是主持人将控制开关拨到“开始”，倒计时电路工作，倒计完毕给出报警信号；二是若有选手提前抢答，扬声器连续短暂报警两次；三是选手成

8、功抢答后，扬声器报警一次。根据上面的功能要求及图1.2，图1.3，图1.4设计时序控制电路如图5所示。 图（a） 图 (b) 图（c）图5 时序控制电路图（a）所示电路工作原理是：倒计完毕，BO由“1”变为“0”，经非门后由“0”变为“1”，从而驱动图（b）中由74LS121构成的单稳态触发器。从而使其Q端产生单脉冲，继而驱动报警电路，扬声器报警一次。在“十秒倒计时”未完成时，BO=1，此时GS=1，G2门的输出为“0”。期间若有选手抢答，则GS=0，经G2门后输出为“1”，即G2门的输出由“0”变为“1”；同时GS的输出驱动其后的单稳态电路，使扬声器报警；而图（c）中单稳态输出脉冲的下降沿经

9、过图示的延时电路后，输出滞后与图（b）发出的触发脉冲，又一次驱动扬声器报警；从而完成了扬声器连续短暂报警两次的功能。若选手在倒计时完毕后抢答，则G2门后的电路处于禁止工作状态，GS的信号只经图（b）中的电路驱动扬声器响一次，即抢答成功。3.5时钟脉冲电路由555定时器组成的是这脉冲电路如图6所示。图6 时钟脉冲电路3.6整机电路设计经过以上各单元电路的设计，可得到八路抢答器的整机电路如图附录一所示。4总结与体会历时两周的电子课程设计结束了，期间虽然很累，但收获颇丰。我的自学能力有了很大提高，对本专业的兴趣也与日俱增。首先，我查阅资料的能力得到很好锻炼。拿到任务书后面对要求完成的任务感到一头雾水

10、，无从下手。于是就去图书馆，阅览室，Internet上阅读相关专著，期刊，文献，这样才渐渐有了思路。其次，我独立思考问题的能力加强。经过多方查找资料，“原材料”是有了，但是要把“原材料”加工为“成品”，则要结合所学的专业基础知识，独立思考，认真分析，从而设计出满足要求而又有创新点的电路。我尽量运用学过的专业基础课知识并结合搜集到材料终于设计出了“初步”的电路，又经过向老师，同学请假，并反复修改，终于得到了比较满意的结果。再次，我克服困难的能力得到提高，由于此次“课程设计”不仅要形成设计思路，还要把电路图生成文件，并提交打印设计报告。于是我不得不把复杂的电路通过rotel画出来。由于好多芯片不知

11、存于哪个元件库，或需要做适当调整，我就反复制作、修改元件，用了一个下午终于把所需元件制作完毕。第二天开始连线，快完成时，电脑突然死机。由于未及时存盘，可谓前功尽弃，当时几乎崩溃，稍作调整，我又从头再来。于是又投入到制作、修改、连线的工作中。直到下午近两点才算绘制完毕。存盘后，才发觉午饭还未吃。通过此次设计，我更深刻地认识到了本专业知识的用途之广，之大，我的兴趣有了很大提高，同时各方面的能力也得到加强。参考文献1 谢自美 电子线路设计实验测试M.武汉：华中科技大学出版社,20062 赵文博 新型常用集成电路速查手册M.北京:人民邮电出版社,20063 康华光 电子技术基础数字部分(第五版)M.北

12、京:高等教育出版社,20064 赵保经 CMOS集成电路M.北京:国防工业出版社,19965 陈阵官 陈宏威 光电子电路及制作实例M.北京:国防工业出版社,2007 附录一 八路抢答器整机电路附录二EWB仿真图河南科技学院机电学院电子课程设计报告题目：八路数字抢答器设计专业班级: 电气工程及其自动化061姓名： 刘向立 时 间: 2008.06.16 2008.06.27指导教师: 田熙燕 苗青林 邵 锋完成日期：2008年06月 27日八路数字抢答器设计任务书1设计目的与要求设计一个八位智力竞赛抢答器。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能：（1）设计多组参赛的抢

13、答器，每组设置一个抢答按钮；（2）电路具有第一抢答信号鉴别与锁存功能，抢答成功后，显示组别、发出声响；（3）设置犯规电路，对提前抢答或超时抢答的组别，显示组别、发出声响。2设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出。3编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有总结体会。4答辩在规定时间内，完成叙述并回答问题。 目 录1引言12总体设计方案12.1总体设计图12.2设计思路13设计组成及原理分析23.1抢答电路工作原理与分析23.1.1抢答电路所用元器件23.1.2抢答电路工作原理23.2倒计时电路及原理33.2.1倒计时电路所用元器件 3 3.2.2倒计时电路工作原理 33.3报警电路工作原理与分析 3 3.3.1报警电路所用器件 3 3.3.2报警电路工作原理 4 3.4时序控制电路工作原理与分析 43.4.1时序控制电路所用器件 43.4.2时序电路工作原理 43.5时钟脉冲电路53.6整机电路54总结与体会5参考文献6附录一7附录二 8