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1、目录综述11方案设计与分析21.1方案选择21.2芯片组成22电路设计框图及功能描述23单元电路设计33.1按键识别电路33.2显示电路43.3声音提示电路43.4脉冲发生电路54整体电路及仿真64.1电路原理64.2电路仿真74.2.1一号选手抢答74.2.2主持人复位84.2.3二号选手抢答94.2.4三号选手抢答94.2.5互锁功能10心得体会11参考文献12合肥工业大学电子技术课程设计综述智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中于谁先谁后抢
2、答，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现错误，所以我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。在本次设计中，将主要实现以下功能：（1）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答（3）抢答器要有显示的功能，抢答一组的灯亮，并且扬声器发声，同时驱动数码管显示该组代号。1方案设计与分析1.1方案选择方案一；继电器抢答器。继电器实现四人抢答设计，其电路要求相关方面知识过于简单，方案简而易行，但方案电路中存在许多不足，而且成本相对过高。方案二：模电抢答器。模电实现四人抢答设计成本过高，控制精度不高，电路操作上存在弊端。
3、方案三：TTL抢答器。TTL数字电路实现四人抢答器设计针对性强、可靠性高，经济成本合理。本设计采取方案三。1.2芯片组成74LS175为抢答的控制电路部分74LS148编码器74LS48驱动数码NE555做脉冲发生部分2电路设计框图及功能描述根据任务要求，四人抢答器的逻辑框图如图2-1所示：抢答按钮优先编码电路译码电路译码显示扬声器电路脉冲 发生 电 路主持人控制开关控制电路图2-1逻辑框图3单元电路设计3.1按键识别电路电路如图3-1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；二是要使其他选手随后的按键操作无效。图3-1按键识别电路
4、其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开始”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，再和脉冲信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，Q非端均为高电平，与门U2输出高电平在和脉冲信号与在一起给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，由于脉冲频率很高，瞬间就会有一个上升沿，使D触发器触发，Q非端输出低电平，经过与门后，将低电平给脉冲端，从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。当选手回答完毕，主持人控制
5、开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。 3.2显示电路电路如图3-2 (四个输入端连接Q非端)所示，用二极管的亮灭代表对应的选手是否抢答，同时驱动数码管显示该选手编号图3-2显示电路其工作原理为：当没有人抢答时，Q非端输出高电平，二极管不会发光，优先编码器无有效电平输入，输出的高电平经非门输入到译码器中，数码管显示0。当有人抢答时，对应的的Q非端输出低电平，二极管发光，优先编码器有有效电平输入，最后在数码管上会显示对应选手的编号。3.3声音提示电路电路如图3-3（输入端连接Q非端）所示：其功能就是声音提示，当有人按下抢答键时扬声器就会发出声响。图3-3扬声器电路其工作原理为：当没有人抢答时
6、，高电平输入与非门，扬声器不会响，只要有人抢答，就会有低电平输入与非门，与非门便会输出高电平使扬声器发出声响。3.4脉冲发生电路电路如图3-4所示，主要功能就是产生脉冲信号。其工作原理为：接通电源后，VCC经R1 R2给电容C充电。由于电容上电压不能突变，电源刚接通时CVCC3，所以555内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，即RD=1，SD=0，基本RS触发器置1，输出端Q为高电平。此时Q=O，使内部放电管截止。当C上升到大于VCC3时，RD=1，SD=1，基本RS触发器状态不变，即输出端Q仍为高电平，当VC上升到略大于2VCC3时，Rn=0，SD=1，基本RS触发器置0，输出端Q为低电
7、平。这时Q=1，使内部放电管饱合导通。于是电容C经R2和内部放电管放电，c按指数规律减小。当C下降略小于VCC3时，内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。这时，Q=0，内部放电管截止。于是C结束放电并重新开始充电。如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。 图3-4脉冲发生电路4整体电路及仿真4.1电路原理整体电路如图4-1所示 其工作原理为：当主持人的复位端处于高电平即无效电平时抢答开始，四位选手只要有一位按下抢答按键，其他选手的抢答信号将不被接收，74LS175中抢答选手对应的Q非端将输出低电平，所以经过与非门扬声器会收到高电平信号发出声响，同时4个Q非
8、输出端信号进入编码器中的1到4引脚，因为编码器输出低电平有效，所以编码后经过非门进入译码器驱动数码管显示对应选手编号。图4-1整体电路图4.2电路仿真4.2.1一号选手抢答 当一号选手按下抢答开关SW1时，仿真结果如图4-2-1所示 只有该选手对应的发光二极管D1亮，并且数码管显示数字1，同时扬声器发出声音。图4-2-1一号选手抢答仿真图4.2.2主持人复位 当主持人按下复位开关，仿真结果如图4-2-2所示 图4-2-2主持人复位仿真图 主持人按下复位开关后，扬声器停止发声，发光二极管D1瞬间熄灭，同时数码管显示数字0代表无人抢答。4.2.3二号选手抢答 当一号选手按下抢答开关SW2时，仿真结
9、果如图4-2-3所示 只有该选手对应的发光二极管D2亮，并且数码管显示数字2，同时扬声器发出声音。图4-2-3二号选手抢答仿真图4.2.4三号选手抢答 当一号选手按下抢答开关SW3时，仿真结果如图4-2-4所示 只有该选手对应的发光二极管D3亮，并且数码管显示数字3，同时扬声器发出声音。图4-2-4三号选手抢答仿真图4.2.5互锁功能 当四号选手抢答后，其他选手抢答均无效，仿真结果如图4-2-5所示图4-2-5互锁功能仿真图心得体会课程设计终于完成，在这个过程中我遇到了很多困难，知识的缺乏，对画图和仿真软件的不熟悉等等，这其中得到了老师的很多帮助，同时也给我提供了一些材料。这个课题用到了数字电
10、路方面的知识，通过这次课程设计，使我对TTL等系列元器件以及其他集成电路有了一定的了解，平时课上的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以通过这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识 。刚拿到课程设计的题目，起初不知该从何下手，经过老师指导设计和对材料的讲解，再到图书馆和网上查找大量资料，才慢慢了解课程设计。在资料和电脑前思考的过程是苦涩的，在图书馆中查找资料的过程是也是艰辛的，但当课程设计完成时，那感觉是舒服的，才真正理解到没有付出就不会有回报的真正含义，一份耕耘一份收获，有付出才会有回报，这个过程中我也学会了怎样去更有效地
11、学习，怎样和他人共同完成任务，知道了团队精神的重要性，学会了怎样快速高效的搜集自己所需的资料。其次，通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。而且，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我学习生涯上一个非常美好的回忆！只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。以后我会主动参加一些实践活动，进一步增强自己的动手能力。这次课程设计获益匪浅，也得到了老师和同学的帮助，对大家表示感谢。参考文献 1 阎石.数字电子技术基础M.第五版.北京:高等教育出版社,2006 2 陈传虞.脉冲与数字电路M.第二版.北京:高等教育出版社,1991 3 熊耀辉.电子线路M.高等教育出版社,2001 4 王毓银.数字电路逻辑设计M.高等教育出版社,1999 5 康华光.电子技术基础数字部分M.第2版.高等教育出版社,200013
