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1、四川信息职业技术学院毕业设计说明书四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目: 数字抢答器电路设计 专 业: 应 用 电 子 技 术 班 级: 应 电 08-2 学 号: 0 8 1 8 0 6 3 姓 名: 王 禹 指导教师: 弥 锐 二0一0年七月十日第 25 页四川信息职业技术学院毕业设计任务书学 生姓 名王禹学号0818063班级应电08-2专业应用电子技术设计（或论文）题目数字抢答器电路设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注弥锐高级工程师四川信息职业技术学院13881270265设计（论文）内容：设计指标抢答器可同时供7名选手或7个代表队比赛；设置一
2、个系统清除和抢答控制开关，该开关由主持人控制；抢答器具有锁存与显示功能；具有抢答报警功能；进度安排：第1周第5周：任务下达，理解消化任务要求；查阅资料；初步设计方案确定；第6周第10周：设计方案确定，分模块部分完成；第11周：查找问题，分析解决难点；第12周第15周：分模块调试，整体电路调试，论文书写等；第16周：答辩。主要参考文献、资料：1.电工、电子技术实习与课程设计，徐磊、杨铮主编，中国电力出版社2.电子技术综合实训，张存礼、韩爱娟主编，北京师范大学出版社3.电子线路课程设计华永平、陈松编著，东南大学出版社4数字电子技术从入门到精通，刘午平主编，国防工业出版社5实用数字电路原理与设计速成
3、，何书森，何华斌主编，福建科学技术出版社 6数字集成电路应用精粹，肖景和主编，人民邮电出版社7数字集成电路应用300例，黄继昌，郭继忠，张海贵等主编，人民邮电出版社8数字电子技术基础，杨颂华，冯毛官，孙万蓉等主编，西安电子科技大学出版社9实用电路手册，杨宝清，宋文贵主编，机械工业出版社审批意见教研室负责人：年 月 日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)目 录摘 要3第1章 绪 论4第2章 抢答器的基本组成52.1 抢答器的组成52.2 单元电路概述5第3章 单元电路的设计73.1 开关阵列电路73.2 锁存脉冲形成电路83.2.1 电路设计83.2.2 元件介绍83.3 编码器103.
4、3.1 电路设计103.3.2 元件介绍113.4 锁存器123.4.1 电路设计123.4.2 元件介绍133.5 七段译码驱动器143.5.1 电路设计143.5.2 元件介绍153.6 数码显示器163.6.1 电路设计163.6.2 元件介绍173.7 报警电路设计183.7.1 电路设计183.7.2 元件介绍18第4章 整机电路与仿真22设计总结24致 谢 篇25参考文献26附录1 整机电路图附录2 元器件清单表摘 要智力竞赛是一种生动活泼、寓教于乐的活动形式，而抢答是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。在进行智力竞赛时，往往都是几个组抢答问题，这就要求在时间上严格地区分先后。若是仅
5、凭主持人的主观判断，则很容易造成错判、误判。为此，我们需要设计一种具备自动锁存、置位、清零等功能的智能抢答器来解决这些问题。该电路就是为智力竞赛抢答所设计，具有反应迅速，精确无误，操作简单等特点。电路主要由三部分组成：数字抢答电路、时序控制电路以及报警电路。其中数字抢答部分有一个74LS148编码器、74LS175锁存器、CC4511译码器和LED数码管显示器组成，可以将七位抢答者的按钮信号通过编码、锁存及译码后输出，驱动LED数码管显示出最先抢答者的编号。而时序控制电路的功能是当参数选手按下抢答器时，使扬声器发出报警声。关键词：抢答；编码；锁存；译码显示；报警第1章 绪 论随着集成技术的发展
6、，尤其是中、大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围越来越多地渗透到国民经济地各个部门，目前数字电子技术已经广泛应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。其中，抢答器就是典型的一种运用数字集成的设备。在日常生活中，各种智力竞赛越来越多，而抢答器是必不可少的设备之一，答题时一般分为必答和抢答两种。必答有时间限制，到时要告警。而抢答则要求参赛者作好充分准备，由主持人宣读完题目后，参赛者开始抢答，谁先按下按钮，就由谁答题，但竞赛过程中很难准确判断出谁先按下按键，因此使用抢答器来完成这一功能是很有必要的。这里所设计的抢答器是一种较简易的抢答器，没有使用过多的、复杂
7、的元器件。它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，适用于多种智力竞赛活动。该抢答器能供七人使用，它主要实现以下功能：为7位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7；主持人可以控制系统的清零与抢答开始；抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号，并且扬声器发生提示，同时其他人再按对应按钮时无效，直至系统被主持人清零。这个抢答器设计基本上满足了实际比赛应用中的各种需要。在实际中有很大的用途。第2章 抢答器的基本组成2.1 抢答器的组成抢答器的构成框图如图2-1所示，主要由开关阵列电路、编码器、译码器、
8、锁存器、报警器和译码显示器几部分组成。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器为0；主持人将开关置“开始”状态时，宣布“开始”抢答。选手按下按键后，抢答器完成优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示等功能。当一轮抢答之后，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。图2-1 抢答器的整机组成框图2.2 单元电路概述1.开关阵列电路该电路主要由多路开关组成，每一位竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动断开。2.编码器编码器的作用是将参赛选手抢答后的开关信息转化为相应的8421BCD码，以
9、提供数字显示电路所需要的编码输入。3.锁存脉冲形成电路锁存脉冲形成电路的作用是：当有选手按下按键的瞬间形成一个脉冲信号，送到锁存器作为锁存输入数码所需的时钟脉冲，这里应注意与锁存器所需的脉冲极性相配合。4.锁存器当某一开关首先按下时，锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将本触发电路锁定。5.七段显示译码器译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。6.数码显示器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计选用LED数码管。
10、7.报警电路报警器的作用为有选手抢答时，在报警信号的控制下发出报警响声以提示主持人有选手抢答。第3章 单元电路的设计3.1 开关阵列电路如图3-1所示为8路开关阵列电路，从图可看出,电路结构较简单，图中PR1为限流电阻排，当任意一个开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。图3-1 开关阵列电路图图中，K0开关与清零输出接通时，数码显示都为0。选手17号分别使用K1K7开关。图中PR1为抗蚀薄膜贴片超精密电阻排，具有特殊抗酸抗湿的镍铬皮膜，非常小的公差精度0.1%，最低温度系数为25PPM/，常应用于自动化设备，医疗设备，通讯设备，自动控制设备及高科技多媒体电子设备等。其特性曲线如图3-2
11、所示：图3-2 特性曲线3.2 锁存脉冲形成电路3.2.1 电路设计锁存脉冲形成电路如图3-3所示，该电路主要由74LS30和74LS08两个逻辑门电路组成，图中电容C1起延时作用。图3-3 锁存脉冲形成电路3.2.2 元件介绍1. 图中逻辑门电路74LS30为8输入与非门，其逻辑符号和功能表如图3-4和表3-1所示图3-4 74LS30逻辑符号表3-1 74LS30功能表输 入输 出ABCDEFGHY0101010101010101111111110由功能表可看出，当A为0时，不管其它输入端为任何电平，输出端都为1；当B为0时，无论其它输入端为何值，输出端都为1；C、D、E、F、G、H也为之
12、一样，而当其输入端全为1时，输出端Y为0，简而言之，“只要有1个输入端为0，其输出端为1；当输入端全为1时，输出端为0”。其逻辑表达式为：2图74LS08为四2输入与门，它的逻辑符号如图3-5所示。表3-2为其功能表：图3-5 74LS08逻辑符号表3-2 74LS08功能表输入输出ABY000010100111从功能表可以看出，当A或B中只要有一个为0时，Y为0；只有当A、B都为1时，Y为1，则有“有0则0，全1为1”其逻辑表达式为：3.3 编码器3.3.1 电路设计编码器电路主要是以74LS148为核心，其电路如图3-6所示：图3-6 编码器3.3.2 元件介绍为了便于锁存、显示最先抢答者的选手号,可首先采用8线-3线优先编码器74LS148对抢答输入信号进行编码。逻辑符号如图3-7所示,功能见如表3-3所示：图3-7 74LS148逻辑符号表3-3 74LS148功能表输入输出111111011111111111010000010001001100011010100011101110001111100100011111101
