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1、吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院数字电子技术课程设计报告设计题目：智力竞赛定时抢答器专业班级：电子信息工程xx 学生姓名：xxx 学号：10208120 指导教师：魏大慧王锐设计时间：2011.01.042011.01.14 教师评语：成绩评阅教师日期智力竞赛定时抢答器设计设计报告一、设计任务及要求1可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛，他们的编号分别是I0I7，各用一个抢答按钮，按钮的编号分别与选手的编号相对应，分别是S0S7。2给节目主持人设置一个控制开关S，用来控制系统的清零和抢答的开始。3 抢答器具有数据锁存和显示功能， 抢答开始以后，若有选手按动抢答按钮， 编号便立即锁
2、存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此时，输入回路封锁， 禁止其他选手抢答。优先抢答的选手的编号一直保持到主持人将系统清零时为 止。 5.有选手抢答时，用扬声器发出音响提示。6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，当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减法计数，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5 秒左右。7参赛选手在设定的时间内抢答有效，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零时为止。8如果定时抢答的时间已到， 却没有选手抢答时， 则本次抢答无效， 系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上
3、显示00。二、设计的作用、目的可同时供 8 名选手或 8 个代表队参加比赛， 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，当节目主持人启动 “开始”键后， 要求定时器立即进行减法计数， 并用显示器显示， 同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间为0.5 秒左右，有选手抢答时，用扬声器发出音响提示。三、设计过程1.方案设计与论证如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下：抢答器系统原理框图如上所示。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后， 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2.
4、单元电路设计、参数计算和元器件的选择抢答器电路设计其原理说明：(1) 、抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。(2) 、选用优先编码器74LS148 、RS锁存器、译码器 7448 组成抢答电路(3) 、抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的 R 端为低电平，输出 Q4 Q1全为低电平。此时7448的BI =0， 显示器灭灯；74LS148选通输入 ST =0,74LS148 处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手
5、按键抢答时，如5 号选手优先按 5 号键，则 74LS148输出 Y2Y1Y0=010 ， YEX=0 ， 经 RS锁存后， Q1=1 ， BI =1， 7448工作， Q4Q3Q2=101，经 7448 驱动译码后， 显示器显示数字 5。Q1=1使 74LS148为高电平。 即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的Y EX为高电平， 但由于 Q1输出仍为高电平不变， 所以 74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图，定时电路设计主持人设定抢答器
6、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， 可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器 74LS192进行设计， 倒计时到零时， 定时电路输出低电平有效的 “定时到信号 ” 。如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。同步加减计数器 74LS192进行设计，具体电路如图3 所示。控制开关定时信号定时信号数据预置端数据预置端报警电路设计由 555 定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中555 构成多谐振荡器，振荡频率，其输出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，反之电路停振。如图（四）所示为八路智力竞赛抢答
7、器的报警电路单元图。R5PR4. 控制电路设计抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将控制开关拨到 “开始”位置时，扬声器发声， 抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到， 无人抢答时， 扬声器发声， 同时抢答电路和定时电路停止工作。根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。定 时 信 号定 时 信 号时 钟 信 号3. 电路的安装与调试1、在调试的过程中主要运用了数字万用表。2、在调试之前首先，对照事先设计好的原理图仔细检查在实物中是否有接错的地方 (主要检查集成电路的引脚与导线是
8、否出错接错和是否出现了短路) ， 若发现有，就立即改正。以防给实物通电之后，出现意外。然后，用数字万用表检测实物中是否有不导通的地方，若有，应立即修正。 以防通电后不能工作， 而怀疑其他地方出错。3、在上一步完成的基础之上，给实物通电，进行调试。我们这组出现的问题记改正措施如下：初次调试时，实物的确没有工作。然而，对事先设计好的原理图进行仔细的研究，最后在同学的帮助下发现我设计的原理图有错误( 在集成电路74LS148与锁存器之间多加了反相器) ，决定将它去掉。在上一步完成了之后通电，发现LED 显示器上显示的是 07之间的数，但是我们需要它显示 18之间的数。 经过较长时间的思考， 并结合指
9、导老师给出的意见，在开关 S0和集成电路 74LS48 之间加了一个 SR 锁存器 1Q ，详见图 7。然而，也成了我们完成此设计的最终原理图。经过上两步的改进，终于达到了事先预定的目标。四、心得体会及建议这两周的课程设计， 使我能够把书本上学习到的东西应用到实际中去，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力, 也使我能更好的运用所学的知识。 开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解， 但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。两周的锻炼,14
10、天的不同感受 , 我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼, 但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发, 我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际, 证明自己的能力。在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，五、附录序号名称型号数量备注1 七段译码器74LS48 3 2 十进制加减计数器74LS192 2 3 555 定时器CB555 2 4 优先编码器74HC148 1 5 单稳态触发器74LS121 1 6 RS锁存器74LS279 1 7 与非门74LS20 1 每个芯片有 4 个两输入端的与非门8 与非门7
11、4LS03 1 每个芯片有 4 个三输入端的与非门9 反向器74LS04 1 每个芯片有 6 个非门10 三极管SDG130 1 11 电阻ROHM 1 100K 12 电阻ROHM 2 15K13 电阻ROHM 9 10K14 电阻ROHM 2 68K15 电阻ROHM 2 1K16 电阻ROHM 3 51017 电容16CE470AX 1 100uF 18 电容16CE470AX 2 10uF 20 电容16CE470AX 1 0.01uF 19 扬声器SP10 1 19 开关AZD1169 1 20 共阴极显示器3 21 抢答按扭SB 8 22 发光二极管A694B 2 六、参考文献1 康光华主编 . 电子技术基础（数字部分）. 高等教育出版社2 胡锦主编 . 数字电路与逻辑设计高等教育出版社3 阎石主编 . 数字电子技术基础高等教育出版社4 肖景和主编 . 数字电路应用 300 例中国电力出版社
