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1、内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）1内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）题 目八路抢答器设计系 部机械工程系专业 班级微电子技术 0901姓 名刘小龙指 导 教 师王凤杰时 间2011 年 10 月 16 日内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）2目录目录 .2摘要 .3引言 .4一、设计任务及系统功能简介 .51.1 设计任务： .51.2 基本功能： .51.3 扩展功能： .5二、实现的原理与电路 .62.1 数字抢答器总体方框图 .62.2 单元电路设计 .7(1) 抢答器电路 .7(2)定时电路 .9（3）报警电路 .11（4）时序控制电路 .11三、总体电路及其原理 .14总
2、结与体会 .17致 谢 .18参考文献： .19内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）3摘要本文介绍了一种用 74 系列常用集成电路设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。关键词：抢答电路，定时电路，报警电路，时序控制内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）4引言随着社会的不断发展，人们的生活水平也不断地提高人们不断要求满足物质上的要
3、求，同时对精神上的追求也在不断地提高，现在的社会是一个娱乐的社会。现在各电视台的活动和课外活动都很多。人们在参加活动时候都对审判有很多的意见，所以为了比赛的准确和公正，就需要有仪器的辅佐。智力竞赛抢答器就是一种活泼的有趣的提供人们娱乐的游戏装置，通过抢到方式不仅能引起参赛者和观众的兴趣，而且能够提高参赛者的敏捷性，同时我们在参与中能够增加一些生活常识和科学知识，因此，在许多比赛活动中为了准确，公正的进行每一场比赛，特别设置了一台具有显示第一抢答者并锁定、犯规警告等多功能的抢答器，该设计针对各种要求设计出可供八名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器，适用于各大中小电视台，学习等单位举行的智力竞赛。数字
4、电路组成的数字系统工作可靠，精度较高，抗干扰能力很强，所以智力竞赛抢答器的设计就有数字电路来控制。数字电路就是传递与处理数字信号的电子电路，模拟电子技术是分析和处理模拟信号的技术，为了分析问题方便起见，一般认为，数字信号的典型代表是巨型脉冲信号。数字电路与数字电路发展趋势更快、更密、更复杂。内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）5一、设计任务及系统功能简介1.1 设计任务：1. 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 S0 S7 表示。2. 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。3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 L
5、ED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答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，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 0.5 秒左右。5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6. 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 基本功能：（1） 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8
6、个按钮 S0 S7 表示。（2） 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。（3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在 DPY_7-SEG 七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。1.3 扩展功能：（1） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒）。当主持人启动开始键后，定时器进行减计时。（2） 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）6显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清
7、除为止。（3） 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。二、实现的原理与电路2.1 数字抢答器总体方框图如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：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，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始状态，宣布开始抢答器工作。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、定时器显示剩余时间。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。主体电路扩展电路图 1 设计框图抢答按钮优
8、先编码电路锁存器 译码电路译码显示主持人控制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）72.2 单元电路设计(1) 抢答器电路设计电路如图 2 所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关 S 置于清除端时，RS 触发器的 R、S 端均为0，4 个触发器输出置 0，使 74LS148 的优先编码工作标志端（图中 5 号端）0，
9、使之处于工作状态。当开关 S 置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下 S5），74LS148 的输出经 RS 锁存后，CTR=1,RBO(图中 4 端) =1,七段显示电路 74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR，使74LS148 优先编码工作标志端（图中 5 号端），处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148 的 此时由于仍为 CTR，使优先编码工作标志端（图中 5 号端），所以 74LS148 仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将 S
10、开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148 为 8 线3 线优先编码器，表 1 为其功能表。内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）8图 数字抢答器电路表 1 74LS148 的功能真值表内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）9(2)定时电路图 3 可预置时间的定时电路 原理及设计：该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192 减法计数电路、74LS48 译码电路和 2 个 7 段数码管即相关电路组成。具体电路如图 3 所示。两块 74LS192 实现减法计数，通过译码电路 74LS48 显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192 的预
11、置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管 DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时， 输出低电平到时序控制电路，控制报警2BO电路报警，同时以后选手抢答无效。下面结合图 4 具体讲一下标准秒脉冲产生电路的原理。结合图 4，图中电容 C 的放电时间和充电时间分别为，221InRtR27.0 CRInCRt )(7.02)( 21212于是从 NE555 的 3 端输出的脉冲的频率为 ，结合我们的实tf )(432121内蒙古交通职业技术学院毕业设计（论文）10际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为 R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 ，即秒脉冲。ZHf1ui1 ui2 uO T 的工作状态0111 1 01100导通截止截止导通导通表 2、555 定时器功能表内蒙古交通职业技术学院毕业设计（
