电子抢答器的应用与制作-课程设计

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1、电子抢答器的应用与制作电子抢答器的应用与制作- -课程设计课程设计电子抢答器的应用与制作初始条件： 1. 具备电子电路的基础知识及查阅资料和手册的能力 2熟悉常用电子器件和常规实验仪器及电子设计常用软件 3. 已掌握电子电路实验的基本方法 要求完成的主要任务: 1.可供六组使用的抢答器 2.抢答成功有声音提示及组别显示，具有锁存功能和清零功能 3.提出至少两种设计方案，并优选方案进行具体设计 4.有能力的同学可在完成上述要求后提出增强功能的设计方案 5.撰写符合学校要求的课程设计说明书 时间安排： 1. 6月22日 动员大会，下达课程设计任务书 2. 6月22日25日 查阅资料，选择设计方案，

2、进行设计计算，完成预设计并进行计算机仿真 3. 6月26日 预设计方案经教师审查后发放元器件 4. 6月26日7月1日对所设计的电路进行制作和调试并完成课程设计说明书 5. 7月2日3日课程设计答辩 指导教师签名： 2009年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 2009年 月 日摘要抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，是竞赛问 答中一种常用的必备装置；从原理上讲，它是一种典型的数字电路，其中包括了 组合逻辑电路和时序逻辑电路电路结构形式多种多样，可以利用简单的与非门 构成，也可以利用触发器构成，也可以利用单片机来完成本设计由简单的集成电路设计成的，由主体电路和扩展电

3、路两部分组成。 主体电路完成基本抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手 的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功 能。在实际设计电路时，为了简化电路，我们并没有加上扩展功能电路。关键词：抢答器 方案设计 电路组成分析目录 1 课程任务设计书 - 1 2 摘要 -2 3.目录-3 1设计内容及要求-11.1 设计内容-21.2 设计要求 -2 2设计原理及方案选择 -22.1设计思路及原理 -2 2.2 设计方案选择 -32.2.1设计方案一-32.2.1.1锁存输入电路-3 2.2.1.2译码输出电路-5 2.2.1.3 抢答成功报警电路-7 2.

4、2.2设计方案二-92.2.2.1输入编码电路-10 2.2.2.2锁存电路-10 2.2.2.3 码显示电路-112.2.2.4报警电路-11 2.2.3两种方案的选择-13 3 电路的制作与调试-12 3.1使用的主要仪器和仪表-12 3.2 电路的制作-13 3.3 电路的调试-14 4 课程设计的体会和收获-14 课程设计小结- 15 附录1-16 附录2-17 附录3课程设计成绩评定表- 665电子抢答器的应用与制作 6路抢答器 1 设计内容及要求 1.1 设计内容 （1）可供六组使用的抢答器 （2）抢答成功有声音提示及组别显示，具有锁存功能和清零功能 （3）提出至少两种设计方案，并

5、优选方案进行具体设计 （4）有能力的同学可在完成上述要求后提出增强功能的设计方案 （5）撰写符合学校要求的课程设计说明书 1.2 设计要求（1）具备电子电路的基础知识及查阅资料和手册的能力 （2）熟悉常用电子器件和常规实验仪器及电子设计常用软件 （3） 已掌握电子电路实验的基本方法 2 设计原理及方案选择 2.1设计思路及原理下图是供6人用的智力竞赛抢答器的电路组成框图。主体电路图1.1 抢答器的电路组成框图 它由主体电路和扩展电路两部分组成。 主体电路完成基本抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手 的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功 能。在

6、实际设计电路时，为了简化电路，我们并没有加上扩展功能电路。定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢 答器处于禁止工作状态，编码显示器灭灯，当节目主持人宣布抢答题目后，说一 声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，当有选 手按动抢答键时，抢答器完成以下四项工作： 1 优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示 电路显示编号; 2 扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意； 3 控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答 2.2 设计方案选择 2.2.1设计方案一采用芯片74ls148 74ls2

7、79 74ls48 555定时器组成的6路抢答器由一下3部分组成：锁存输入，译码显示输出，抢答成 功报警电路。 2.2.1.1 锁存输入电路 此电路由74ls148 8线3线优先编码器和4个SR锁存器组成。 图1.2 74ls148在电路中样式图表1.1 74ls148功能真值表图1.3 74ls279的功能真值表 图1.4 74ls279的引脚图 此部分具体原理说明：首先，主持人将开关拨向清除，使SR锁存器置0，此时芯片 74ls148处于准备状态，当主持人将开关拨向开始时，4个SR锁存器的R端都为1， 因为74ls148的输入和输出引脚都是低电平有效，没有按下抢答开关时，所有的输 出都为1

8、 使所有的锁存器处于保持状态，此时该电路处于工作状态，只要按下人一个抢答 键，就会对其进行编码并锁存该编码，同时14引脚输出低电平0使最后一个锁存 器置1并返回到ST端，使74ls148优先编码器封锁，从而封锁其他选手的抢答。 2.2.1.2译码输出电路 该部分电路图如下电子抢答器的应用与制作 图1.5译码输出电路74ls48的功能表如下74ls48的功能表如下：表 1.6 74ls48的功能表74ls48的引脚图如下该部分电路的工作原理是：经过前一级的编码锁存后输出给7端数码管的驱动电 路74ls48来译码用以使7段数码管显示数字。2.2.1.3 抢答成功报警电路电路图如下，他是有两个555

9、定时器组成，其中一个555组成单稳态电路，另一个5 55定时器组成多谐振荡器，这里我们自己规定抢答成功后蜂鸣器以1.2KHZ的频 率持续响2秒左右。由555构成单稳和多谐振荡器的原理和电路如下： 1）构成单稳态触发器电路如图9、2所示，接通电源电容C充电（至2/3Vcc）RS触发器置0V0=0，T 导通，C放电，此时电路处于稳定状态。当2加入VI1000PF,只要满足VI的重复周期大于tp0 ,电路即可工作，实现较精确的定时。 图2、1 单稳态触发器 图2、2 多谐振荡器 (2) 多谐振荡器电路如图9、4所示，电路无稳态，仅存在两个暂稳态，亦不需外加触发信号，即可 产生振荡（振荡过程自行分析）

10、。电容 C在1/3Vcc- 2/3Vcc之间充电和放电，输出信号的振荡参数为：周期 T=0.7 C(R1+2R2) 频率 f=1/T=1.44/(R1+2R2)C,占空比 D=( R1+R2 )/( R1+2R2)。 555电路要求R1与R2 均应大于或等于1k ，使R1+R2 应小于或等于3.3M。 参数计算 根据公式Tw=1.1RC(555定时器组成单稳态电路的脉冲宽度) 计算出单稳的电阻R=200k C=10uF根据多谐振荡器的f=1.43/（R1+2R2）*C 求出R1=0.61k R2=2.4K C=0.22uF图2.3 555定时器组成单稳态电路 555定时器的引脚图图2.4 55

11、5定时器的引脚图报警电路的具体工作原理： 刚开始没有人抢答时74ls148的Yex 引脚为高电平1，此时单稳态电路处于稳定状态 输出为0，后一级多谐振荡器不工作，当有人按下抢答键时Yex 跳变成0，经过锁存器锁存返回1到ST 引脚，使74ls148处于非工作状态，使Yex 返回到1，即有人抢答时，14引脚能产生一个低跳变的脉冲加到单稳上，使其输出 一个持续2秒的高电平以使后面多谐振荡器工作驱动蜂鸣器报警。第一种方案的完整电路图如下：图2.6 第一种方案的完整电路图2.2.2设计方案二由于本设计课题局限性太大，实验的基本原理就是首先一个优先编码器对选手 按键进行编码，然后由锁存器保存选手的编号，送至7段数码管译码电路译码显 示，简言之 就是：编码 锁存 译码 显示，所以有点限制我们的思维；其次我们的另一种方案是改变输入与输出的的 有效电平，但是我们发现在仿真软件当中并没有我们所需要的芯片，而这些芯片 都是数电里面介绍的如8线3线优先编码器CD4532和7段数码管的驱动电路芯片7 4HC4511等在仿真软件中都没有电子抢答器的应用与制作 找到所对应的芯片，所以我们根本无法用这种方案实现；再其次，单片机也是一 种实现方案，但老师规定不要用单片机。所以我们最终决定只对其中的一些小功 能进行更改来成为第二种