四路智力竞赛抢答器设计...pdf
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1、重庆信息技术职业学院 毕业设计 题目 四路智力竞赛抢答器设计 选题性质:设计报告其他 院 系 电子工程学院 专 业 电子信息工程技术 班 级 10 级(2)班 学 号 1 2 0 2 3 4 学生姓名 王 楷 指导教师 王 芳 莉 教务处制 212 年 9 月 1 日 II/26 2013 届 电子工程 学院 毕业设计选题审批单 年级 10 专业 电子 班级 2 班 学生姓名 王 楷 学 号 159023 选题 四路智力抢答器设计 选题性质 设计报告其他 选题论证:指导教师初审意见:签 名:年 月 日 毕业设计工作领导小组审批意见:签 名:年 月 日 201 届 电子工程 学院 毕业设计开题报
2、告及进度要求 年级 班级 学生姓名 学 号 指导教师 选题性质 设计报告其他 III/26 选题 选题的目的和意义:选题研究的主要内容和技术方案:IV/26 毕业设计工作时间 2012 年 月 1 日 至 201年 0 月 20 日 毕业设计工作日程安排 时间段 工作内容 9 月 1 日-9 月 8 日 选题、开题、制定任务、开题 0 月 20 日 完成毕业设计 指导教师意见:成果要求:签字:年 月 日 目 录 目 录 错误!未定义书签。摘 要 错误!未定义书签。绪 论 错误!未定义书签。第 1 章 方案与论证错误!未定义书签。1。1 设计要求 错误!未定义书签。1.2 方案论证 错误!未定义
3、书签。第 2 章 单元电路设计 错误!未定义书签。2。1 抢答器按键保持与封锁电路错误!未定义书签。22 选手号码显示电路 错误!未定义书签。.2.1 74LS8 优先编码器错误!未定义书签。22。4S48 七段译码器 错误!未定义书签。2.3 脉冲发生器电路 错误!未定义书签。2.3.1 555 定时器错误!未定义书签。.8421BD 码递减计数器电路 错误!未定义书签。2.4.十进制可逆计数器 74LS192错误!未定义书签。2.5 抢答及限时鸣响电路 错误!未定义书签。2.5。LS04 非门 错误!未定义书签。2。5。2 L02 与非门错误!未定义书签。总 结错误!未定义书签。参考文献错
4、误!未定义书签。附录 总电路图错误!未定义书签。附录 元器件清单 错误!未定义书签。II/26 摘 要 本文设计可供四人抢答的抢答器电路并对其进行仿真。首先本文提出了一种控制以及计时电路的方案,并对其进行了论证。设计方案先利用D 触发器及优先编码器 74S18N 组成的抢答电路实施抢答电路的运行,然后利用 55 集成电路构成秒脉冲发生器;然后用其产生的矩形波触发倒计时计数器;运用输出的进位电压控制计时器的停止,并发生警报.然后用 Mutism对电路进行仿真和整体的性能指标测试。经过测验,得到了比较符合要求的仿真结果.关键字:D 触发器、优先编码器 74LS148、七段显示译码器 74S48、5
5、55 集成电路1/26 绪 论 关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件,在现实生活中很常见,尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展,越来越多的竞赛抢答器被用在了其中,这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力,而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛,让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用,运用前景非常广泛.在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中,只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题.这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组
6、优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。2/26 第 1 章 方案与论证。设计要求 1.设置一个系统清除和抢答控制开关 S,该开关由主持人控制;2.抢答器具有锁存与显示功能;3.抢答器具有定时抢答功能,定时时间为 6秒,当主持人启动开始”键后,定时器进行减计时;4如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00.1.2 方案论证 方案一:用D4511、CD08 各一个电阻,开关,三级管和二级管若干及七段显示器构成抢答电路。本电路的控制方法是利用开关进行输入编码当按键第一次就接下时,输出由 1111110 变为所接下的键值的 BD 编码
7、经 468 8 输入与门和一个三级管控制后输出 CD451第五脚使其从底电平变为高电平,从而锁住 C411,实现抢答功能。计数器利用两个CD0110 和 CD41 组合成 60 秒的加法计数器.此电路原理简单,制作方便,但显示不为倒计时,观看比较不方便.方案二:抢答电路由四个触发器4LS74N,或非门 400BT,开关若干,优先编码器4L148 及七段显示器等组成。本电路的控制方法是利用开关进行高低电位的输入,当四个开关有一个有优先按下时,D 触发器的输出端输出的高电位通过或非门进入其他 D触发器的异步复位端从而使其他选手的输入信号锁存成无效.倒计时电路由 74LS192,七段显示器,及 55
8、5 定时电路组成。此电路的设计虽然较复杂,但是能很好实现所要求的功能。通过比较二个方案的特点,本电路采用方案二!智力竞赛抢答器的设计方框图如图 1.1 所示。包括抢答器电路,秒脉冲发生器电路、计数器电路、译码与显示电路、报警电路和外部控制电路(辅助时序控制电路)等六个部分组成.计时电路递减计时,每隔 1 秒钟,计时器减 1。其中抢答器,计数器和控制电路是系统的主要部分。抢答器电路完成抢答功能,计数器完成0 秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示功能.当计时器递减计时到零(既定时时间到)时,显示器上显示00,同时警报灯点亮。3/26 图。2智力
9、竞赛抢答器电路原理框图 设计思路:利用 D 触发器上的置位或复位实现抢答电路的信号的优先输入,通过优先编码器和显示译码器把优先抢答的选手号码显示出来;由定时器发出的秒脉冲信号经过递减计数器,译码器,再由数码管显示出来,中间包括控制电路。抢答电路 显示电路 倒计时电路 CP 报警电路 总控制电路 显示电路 发光二极管 4/26 第 2 章 单元电路设计 2。1 抢答器按键保持与封锁电路 21 4LS4D 触发器 4ls7双上升沿 D 触发器(有预置、清除端),P、2C 时钟输入端,1D、2D 数据输入端,1Q、2、1错误!、2错误!输出端,LR1、LR2 直接复位端(低电平有效),PR1、P2
10、直接置位端(低电平有效).负跳沿触发的主从触发器工作时,必须在正跳沿前加入输入信号。如果在 C 高电平期间输入端出现干扰信号,那么就有可能使触发器的状态出错。而边沿触发器允许在 CP 触发沿来到前一瞬间加入输入信号。这样,输入端受干扰的时间大大缩短,受干扰的可能性就降低了。边沿 D 触发器也称为维持阻塞边沿触发器。工作原理:S 和 RD 接至基本 R 触发器的输入端,它们分别是预置和清零端,低电平有效.当 S=0 且 RD=1 时,不论输入端 D 为何种状态,都会使 Q=1,Q=0,即触发器置;当 SD=1 且 RD=0 时,触发器的状态为,SD 和 RD 通常又称为直接置 1 和置 0 端。
11、我们设它们均已加入了高电平,不影响电路的工作。工作过程如下:()CP=0 时,与非门 G3 和封锁,其输出3=Q=1,触发器的状态不变。同时,由于 Q3 至 Q5 和 Q至的反馈信号将这两个门打开,因此可接收输入信号 D,Q5=D,Q6=。()当 CP 由变 1 时触发器翻转。这时 G3 和 G4 打开,它们的输入3 和Q4 的状态由5 和 G6 的输出状态决定。Q3=Q5=D,Q4=Q6=D。由基本 RS 触发器的逻辑功能可知,Q=D。(3)触发器翻转后,在 CP=1 时输入信号被封锁。这是因为 G3 和4 打开后,它们的输出 Q3 和 Q的状态是互补的,即必定有一个是 0,若 Q为 0,则
12、经 G3输出至输入的反馈线将 G封锁,即封锁了 D 通往基本 R 触发器的路径;该反馈线起到了使触发器维持在状态和阻止触发器变为 1 状态的作用,故该反馈线称为置 0 维持线,置 1 阻塞线。Q4 为 0 时,将 G3 和 G6 封锁,D 端通往基本RS 触发器的路径也被封锁。4 输出端至 G6 反馈线起到使触发器维持在 1 状态的作用,称作置维持线;Q4 输出至 G3 输入的反馈线起到阻止触发器置 0 的作用,称为置 0 阻塞线。因此,该触发器常称为维持-阻塞触发器。总之,该触发器是在 C正跳沿前接受输入信号,正跳沿时触发翻转,正跳沿后输入即被封锁,三步都是在正跳沿后完成,所以有边沿触发器之
13、称。与主从触发器相比,同工艺的边沿5/26 触发器有更强的抗干扰能力和更高的工作速度。图 21.1 74LS74 逻辑图 表 2。11 7LS74 功能表:输 入 输 出 PR CLR CLK D Q 1 0 1 0 1 0 H*1 1 1 0 1 1 Q 0 6/26 图 2。12 按键保持与封锁电路 该电路可以完成两个功能:一是能够分辨出选手按键的先后顺序,并且能够锁存优先抢答选手的号码,同时译码显示电路显示编号;二是后面的选手按键操作将无效。工作过程:开关 J6 开启时,则输入为高电位“1”,经过四个或非门后变成低电位“”。则四个 D 触发器的异步复位端将触发器置“0,抢答电路处于系统清
14、零状态;当 J6 闭合时,抢答电路处于工作状态。当抢答开始,若先按键,则 Q端输出高电位“1”通过或非门变成低电位“0”,将其他 D 触发器置 0,则抢答信号输出为“1”(JJ3J2),然后通过输出选手号码显示电路显示对应号码.2。2 选手号码显示电路 2 74LS148 优先编码器 74L148 为 8 线3 线优先编码器,共有4/7448 和 54/L148 两种线路结构型式,将条数据线(0-)进行 3 线(421)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(E)可进行八进制扩展。7/26 管脚 0-编码输入端(低电平有效),EI 选通输入端(低电平
15、有效),0、1、A2 三位二进制编码输出信号即编码 输 出 端(低电平有效),GS 片优先编码输出端即宽展端(低电平有效),O 选通输出端,即使能输出端.图 2。2。1 7L148 逻辑图 在实际工作中,同时有多个输入被编码时,必须根据轻重缓急,规定好这些控制对象允许操作的先后次序,即优先识别。识别信号的优先级并进行编码的逻辑部件称为优先编码器。编码器 74LS148 的作用是将输入07个状态分别编成二进制码输出,它的功能表见表 6-2,它的逻辑图见图 6。它有 8 个输入端,3 个二进制码输出端,输入使能端 EI,输出使能端 EO 和优先编码工作状态标志 GS。优先级分别从I7至 I0递减。
16、表 22。1 7148 功能表:输 入 输 出 E1 0 1 2 3 5 7 2 A1 A G E0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1(其中:1 为高电平,0 为低电平,不定).22 7S8 七段译码器 8/26 7S248 是由与非门、输入缓冲器和 7 个与或非门组成的 BC7 段译码器/驱动器.输出是高电平有效.7 个与非门和一个驱
17、动器成对连接,以产生可用的 BD 数据及其补码至 7 个与或非译码门。42管脚及功能:()A、B、D 是 BC码的输入端。(2)a,b,,d,e,f,是输出端。(3)试灯输入端/LT:低电平有效.当/T=0 时,数码管的七段应全亮,与输入的译码信号无关。因此,/LT=可用来检查74LS48 和显示器的好坏.(4)动态灭零输入端/B:在 L=的前提下,当BI=0 且输入DCBA=00 时,译码器各段输出均为低电平,显示器各段全灭,而当输入数据为非零数码时,译码器和显示器正常译码和显示.利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。()灭灯输入/动态灭零输出端/RO:这是一个特殊的端钮,有时用作输入,
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- 关 键 词:
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