《智能抢答器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能抢答器设计（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题目：四路智能抢答器一、设计目的1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能。二、技术指标（1）基本功能：1.在主持人宣布下，四组参与抢答。（此时组号无显示）。2.当有抢答者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响（间断）、并且显示其组号和当前时间。同时，抢答器不再
2、接收其它组的抢答干扰。3.电路具有时间控制功能。要求在限定时间9秒后无人抢答时，该题作废，用声响提示（间断）。 （2）增加功能：无人抢答时，可以显示顺计时的时间。三、元件清单元件电阻电容芯片开关LED灯其他型号7.5k0.01u10u74LS175、74LS20、74LS00、74LS148、74LS48、74LS04、555、74LS160滑动开关红色蜂鸣器、共阴数码管、BCD数码管数量2各1各154各1四、电路框图CP模块抢答模块显示模块声音模块倒计时模块123564注：1. 给抢答模块CP信号2. 控制组号显示3. 控制声音模块抢答后报警4. 控制声音模块计时到后报警5. 计时到后控制抢
3、答模块不能抢答6. 启动、暂停计时五、单元电路的设计1.CP模块工作原理：该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。参数计算：T1 =(R1 +R2)Cln2 、T2 =R2Cln2，电路的振荡周期为T=(R1 +2R2)Cln2。当如图选用R1 =7.5K、R2=7.5K、C=10uF，由T =(R1 +2R2)Cln20.1575s即f6.3Hz。注：该模块是产生给抢答模块的CP信号，产生的CP信号对占空比没什么要求，频率只要适当大，使之可以即时反应抢答者的按下动作就可以了。2.抢答模块工作原理：四D触发器74LS175输出端Q0Q3控制led灯显示，输出端P0P3控制显示模块显示组号，P0
4、P4与非后产生SHOW信号控制显示模块中74LS48的BI/RBO，使48可以接受输入，这就完成没人抢答或复位时无显示的功能。将与非后的信号再非一次后产生HOLD信号，该信号用于控制声音模块报警和停止计时。HOLD和TIMEOUT相当与使能端控制CP的输入，以此达到有人抢答后其他人无法抢答和计数到时不许再抢答的功能。抢答模块功能表3.显示模块工作原理：该模块为组号显示模块，由74LS148 8线-3线八进制优先编码器将4路信号编译成3位二进制数，再由74LS48 七段共阴数码驱动器控制共阴数码管。由抢答模块的SHOW信号控制模块中74LS48的BI/RBO使数码管在没人抢答或复位时无显示。4.
5、声音模块工作原理：由74LS20、74LS00构成的门电路接收抢答后报警信号HOLD和计时到报警信号TIMEOUT。一接受到两者中的一个就打开1HzCP信号进入的控制端，使蜂鸣器间断发声。5.倒计时模块工作原理：由74LS160十进制计数器计数，其输出端驱动BCD数码器。160的进位输出反相信号TIMEOUT控制1HzCP信号的输入，即计数到9时不会倒回0再计时，也控制计数到时抢答模块不许再抢答同时声音模块块报警。160的ENP（CEP）接收HOLD信号以停止计时。160的MR接收抢答模块的RESET信号，当抢答模块复位时160也复位。 六、调试方案1.先将抢答模块接好先，这时的CP信号可以先
6、接到实验装置上的1KHz信号，TIMEOUT信号接高电平，接好线，测试可否正常抢答，14抢答开关断开时对应的LED是否显示正常，抢答后其他人能否抢答和复位是否正常。 2.接上显示模块，测试可否显示对应组号，未抢答时和复位有无显示。 3.接好CP模块，代替接到实验装置上的CP，测试是否有产生信号，是否可以使抢答模块正常工作。 4.接上倒计时模块，将TIMEOUT信号线连接好，测试能否计时，计时到时是否不会继续计时，计时到时时 抢答模块是否还能抢答，抢答后是否还计时及复位后计时是否重新计时。 5.接上声音模块，测试抢答后及计时到时后是否有间断报警声。 6.对整个电路的功能测试一遍。七、总电路图八、
7、问题及解决07/12/09问题：实验指导书给出的抢答器模块仿真失败，认为实验指导书给出的抢答器模块有问题。1.修正74LS20输入端由Q非为Q端，实现与非功能。2.复位后因CP被锁无法工作的问题。解决：使复位端控制新增的由门电路组成的使能端。完成各模块初步设计。07/12/10问题：抢答后仍计时问题 。解决：由74LS175的输出的门电路对倒计时模块中门电路控制。07/12/11问题：抢答模块有时没复位问题。解决：将复位的控制改为最优先，即其他控制信号（包括CP）与非后在与复位信号与非,再接175的CLK。07/12/12 问题：复位时有组号有显示问题 。解决：由抢答模块的复位端对数码管的地端
8、进行控制。问题：复位时有声音问题。解决：由计数的进位控制对声音模块中使能端。问题：计时到时抢答功能仍有效问题 。解决：抢答模块中CP的使能端中加入计数的进位控制。07/12/23问题：复位时有组号有显示问题 。解决：由抢答模块的复位端对数码管的地端进行控制改为对48的BI/RBO控制。问题：复位时灯全亮。解决：复位的反相信号与Q或非再接灯的正极，使用了74LS02。07/12/24问题：蜂鸣器的声音不大解决：将蜂鸣器的正极接CP，负极接地改为正极接电源，负极接CP。此时所要功能已达到要求。07/12/25问题：在第一次调试时设计图的抢答器模块无法锁住CP。解决：发现实验装置上全为开关而设计图的
9、抢答器模块是采用按钮。抢答器模块正常工作前D端所有按钮全没按下即175D端全接高电平，复位端开关闭合，正常工作时，复位的开关打开，有人抢答时则按下按钮，4各led灯对应的灯亮，复位时灯全不亮。参考实验指导书给出的抢答器模块的开关设计方案，即采用开关。去掉74LS02芯片和将74LS20中原来接Q端的改为Q非，同时修改部分自定义控制端的有效电平。正常工作前D端所有开关全闭合即175D端全接地，复位端开关闭合，正常工作时，复位的开关打开，有人抢答时则打开其开关，4各led灯对应的灯亮，复位时灯全不亮。（后来发现采用开关的这一方案有一弊端，即用户一抢答后在新一轮抢答前忘了将开关闭合，新一轮一开始就显
10、示用户一已经抢答。这有可能造成游戏的不公平！而采用按钮设计图的抢答器模块则不会。）注：后附采用按钮设计设计图。九、心得体会。掌握译码器、十进制计数器、555等器件的逻辑功能和工作原理，并对各种元器件的功能和应用有所了解。掌握对数码管管脚的检测。设计各单元电路，画出抢答器的整机逻辑电路图，掌握智力抢答器的工作原理及其设计方法，。并能对其在电路中的作用进行分析。附1：采用按钮设计设计图 附2：实验指导书给出的抢答器模块十、参考文献。1.数字电子技术基础（第四版） 高等教育出版社 阎石主编 19982.数字逻辑电路实验指导书 惠州学院 罗萍 凌家良 编 3.74系列数字芯片资料4.黎明大学电子工程系 “定时抢答器”数字电路课程设计报告 / 文档可自由编辑打印
