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1、2016届课程设计四路智力竞赛抢答器课程设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 信息工程学院 专 业 计算机科学与技术班 级 计算机16-6班 指导教师 教师职称 讲师 塔里木大学教务处制塔里木大学课程设计任务书课程名称： 四路智力竞赛抢答器课程所属教研室： 计算机系 指导教师： 学号学生姓名（专业）班级计算机16-6班学号学生姓名学号学生姓名设计题目四路智力竞赛抢答器设计技术内容本设计主要在EWB的工作环境下设计一个4路智力竞赛抢答器电路，应做以下设计内容：1、 设计一个主持人控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）及抢答的开始2、 设计抢答电路，当有某一选手首先按下抢答按钮时，编号
2、数码管显示选手编号，抢答器不再接收其他输入信息。优先抢答的选手编号一直保持到主持人将系统清零为至。设计要求本次课程设计需要完成以下要求：1、 4路智力竞赛抢答器电路应具备选手编号显示、优先抢答2、 整体电路布局合理，线路清晰3、 课程设计说明书条理清晰，结构合理，格式规范参考资料1数字电路与逻辑设计.胡锦.北京.高等教育出版社.2010.5。2数字电子技术基础.阎石.北京.高等教育出版社。3数字电子技术基础.康华光.北京.高等教育出版社.2008年.第五版。4集成电子技术.蔡惟铮.北京.高等教育出版社.2004年.第一版周次第一周第二周应完成内容1、 查阅资料2、 学习设计软件的使用3、 利用
3、软件设计4路智力竞赛抢答器电路，具有选手编号显示、优先抢答4、 焊接技术的练习1、 电路板的布局及焊接2、 系统调试3、 撰写课程设计说明书4、 课程设计答辩指导教师签字教研室主任签字目 录摘要: 11.设计目的和要求21.1设计要求21.2设计目的22.功能介绍33.总体方案设计34 具体电路设计44.1 主电路设计45.设计原理56.四路抢答器元器件清单67.主要器件介绍67.1 74ls175 四d触发器67.2 74LS20 与非门 8 7.3 74LS00 二输入与非门117.4 555的工作原理128.四人抢答器仿真169. 实验步骤及操作 17 9.1 检测与查阅器件 19 9.
4、2 连接电路19 9.3 电路调试1910.实物图如下1911.实验困难问题及解决措施2211.1困难一2211.2困难二2211.3困难三2211.4困难四22 11.5 困难五 2212.设计成品的优点与不足2312.1优点2312.2不足2312.3改良23总结 24致谢26参考文献27塔里木大学课程设计评审意见表 28课程设计验收鉴定表 29塔里木大学教学实习日志 30四路智力竞赛抢答器摘要: 在日常生活中各种竞赛场合经常要用到抢答器，在电视台和娱乐场所等大型场合中的智力抢答更是不可缺的系统，其利用的是大型显示屏显示数字。抢答器不但在以上场合取到很大的作用，而且在现代制造业中也有很重要
5、的作用。现代电子技术的飞跃发展，各类智能化产品相应而出， 抢答器器也不例外；数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计四路抢答器。而本次课程设计技术目标与要求是设计四路的抢答器，附有简单的抢答功能，不仅可以用于比赛，娱乐抢答，知识竞赛等活动，也可以用于各类需要竞争的场合，抢答器的运用非常附有人性化，应用非常广泛。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用模拟电路、数字电路或模拟混合电路，可以实现多路抢答的功能。 为了加深对数字电子技术课程理论知识的理解，有效的提高动手能力，独立分析问题、解决问题的能力，协调能力和创造性思维能力，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识
6、解决实际问题的能力，现设计一个用数字电路设计的四路抢答器，以74LS175、74LS00、74LS20、555为核心，使其具有反应快、功能齐全、实用性强的特点。 通过电路的设计、焊接、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。仿真成功，电路板良好。关键词：抢答器 电路 仿真 设计 1.设计目的和要求1.1设计要求(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为S1, S2,S2,S4(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3)抢答器具有数据锁存
7、和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上相对应的二极管发光，同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。(4)可用555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。按照抢答规则，电路能对第一个抢答开关的回答者迅速作出反应，对应的灯要亮，并且灯亮起之后，该答题者不必长按开关，电路可以自行工作，保持灯亮。其次，当有一盏抢答灯亮起之后么，其他答题者后继的开关按下信号不会使其他灯亮。最后，当本次答题结束后，主持人的开关可以关闭亮起来的灯，使电路恢复初始状态，等待下一次的抢答。根据以上分析，电路应有如下
8、功能：（1） 记忆功能：电路能够保持第一个按下开关者的信号，让其对应的信号灯自动保持长亮，从而答题者不用长按开关，并且该信号还要对屏蔽电路起作用。（2） 屏蔽功能：当第一个灯亮起之后，电路能够使用记忆的信号，屏蔽掉其他后继答题者的开关信号，使其他的灯不会再亮。（3） 恢复功能：主持人开关可以使电路恢复到初始状态。1.2设计目的(1)进一步掌握数字电子技术课程所学的理论知识，加深对数字电子技术课程理论知识的理解。(2).熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。(3)了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题,有效的提高动手能力，独立分析问题、解决问
9、题的能力，协调能力和创造性思维能力。 (4)培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力2.功能介绍（1）抢答器最多可供4名选手参赛，编号为14号，各队分别用一个按钮（分别为S1S4）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关Space，该开关由主持人控制。（2）抢答器具有数据锁存功能，并将锁存数据用LED数码管显示出来，直到主持人清零。（3）开关space作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关space被按下时抢答电路清零，当开关Space松开时则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关S1S4实现。（4）有抢答信号输入（开关S1S4中的任意一个开关被按
10、下）时，并显示相对应的灯处于亮的状态。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。 3.总体方案设计如图1所示为设计方框图。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，编号显示器灯灭，主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。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。当一轮抢答之后，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再操作“清除”和“开始”状态开关。抢答按钮主持人控制开关控制电路锁存电路抢答鉴别电路显示电路 图1 总设计方框图4 具体电路设计4.1 主电路设计 主设计电路如图2，
11、电路选用74LS175、74LS00、74LS20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，并锁存抢答者的编号，同时在显示管显示；而且禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关Space按下时，电路断开输入端为零，开关Space闭合时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答器按键按下时（如按下S2），74LS175的输出镜RS锁存后，74LS175处于工作状态，若发光二极管2亮，CTR=1,使74LS175其他工作端等于1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS175的此时由于仍为CTR=1，所以74LS175仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输
12、入信号，保证了抢答者的优先性。如果再次抢答需要主持人将Space开关重新按下然后才能进行。具体的电路连线如图 2图2 主电路图5.设计原理设计的电路中LS175为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上升沿时，D1-D4被锁存到输出端（Q1-Q4）。在CLK其他状态时，输出与输入无关。其异步复位端为低电平时，Q1-Q4输出为低，/Q1-/Q4输出为高。 电路上电后，按下复位按键，/Q1-/Q4输出高电平，与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。同时用它们作为输入的与非门U1A输出为低电平。电路进入准备状态。这时，假设有按键S2被按下，与非门U1B的输出将由低变成高电平，形成一个上升沿经过两个非门的延迟后作为175CLK的输入。CLK得到上升沿后会将D1上的数据锁存，这时由于S2是按下的，D1上应为高电平，故175的/Q1输出为低电平。对应得LED被点亮，同时与非门U1A的输出也变为高电平。它为高电平后，按键的两端都为高电平，故按下除复位之外的任何的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定。达到了既定的功能目标。6.四路抢答器元器件清单表1 元器件清单序号器件名称数量备注174LS1175 1D触发器274LS00 1二输入与非门374LS20 1
