《八路智能抢答器的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八路智能抢答器的设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 数字电子技术课程设计报告八路数字抢答器系别：专业班级：组员姓名：指导教师： 时间： 摘要本文介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS19
2、2实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，采用74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。推荐精选从软件仿真验、了原理设计的正确，通过硬件制作实物电路能够同时供8人抢答，并且能够准确的显示编码和及时报警，达到了设计的要求。关键词: 八路抢答器; 编码 ;译码; 定时; 报警目录1任务要求-11.1设计要求 -12系统的组成及工作原理-2推荐精选2.1 抢答器总体方框图-23单元电路设计-53.1 时间脉冲产生抢电路的设计-53.2计数电路设计-63.3抢答电路设计-73.4定时电路设计-93.5 报警电路设计-103.6 时序电路设计-113.7 总体电路-1
3、24仿真-134.1 抢答电路的仿真-134.2 定时电路的仿真-134.3 报警电路的仿真-135电路焊接与调试-145.1焊接-145.2调试中出现的问题及解决方法-146设计总结及其心得-15参考文献-16附录-16元件清单-191任务要求1.1设计要求(1)设计制作一个可容纳8组参赛的数字式枪答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。(2)给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。推荐精选(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号（18），同时扬声器给出音响提示。同时禁止其他选手抢答。(4)抢答器
4、具有定时抢答的功能，抢答时间设定为30秒，当主持人按下开始按钮时，定时器立刻倒计时，并显示。选手在设定的时间内抢答有效。超过时间抢答无效，定时显示器显示00，同时扬声器给出音响提示。2系统的组成及工作原理2.1抢答器的总体框图： 推荐精选图2-1-1 抢答器工作框图图2-1-1所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。图1所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，
5、定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能： （1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；（2）扬声器发出短暂声响；（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止
6、选手超时后抢答。3单元电路设计3.1时间脉冲产生电路的设计推荐精选由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器作为时间标准信号源。（如图3-1-1）图3-1-1时间脉冲电路 3.2计数电路的设计该电路主要是对选手抢答的时间进行限制，可根据实际情况来设定。我们设定的有效抢答时间是30S，且是30进制的减法器，这样更加具有人性化，能使选手客观的感觉到剩余的时间是多少。我们选用的是74LS192芯片。（如图3-2-1）图3-2-1计数电路图通过两片74LS192级联，U2的减记数时钟输入端接时钟脉冲产生电路、U2的进位输出端（BO）接U1的减记数时钟输入端。即当U2从9跳变到0的时候给U1一个有效的
7、信号，使得其计数。3.3抢答电路的设计推荐精选抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图3-3-1所示：图3-3-1抢答电路图八路抢答器的工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于
8、工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S1），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出推荐精选“1”。另外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者
9、的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。3.4 定时电路的设计该电路主要是对选手抢答的时间进行控制，从而有效的控制赛程的时间。我们设定的时间是30s，所求开始抢答的时候显示是00，而当主持人按下开关的时候则从30开始做减法运算。主要电路如图3-4-1所示：图3-4-1定时电路图74LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码 显示在数码管上。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为3
10、0秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。推荐精选3.5 报警电路的设计报警电路的设计主要是为了提醒主持人和选手此刻不能抢答。即当过了有效时间和有人抢答的时候，报警电
11、路就会产生光电和声音报警，从而提示选手和主持人。报警电路主要以发光二极管和蜂鸣器组成。（如图3-5-1）图3-5-1报警电路图3.6时序控制电路设计时序控制电路是抢答器的关键，它要完成以下三项功能：（1）当主持人将按下控制开关时，EI端为0,抢答和定时电路进入正常工作状态；（2）当参赛选手按动抢答器开关时，抢答电路和定时电路停止工作；（3）当设定的抢答时间到，但无人抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。推荐精选图3-6-1时序电路图3.7电路总图如图3-7-1图3-7-1总体电路图推荐精选4 仿真4.1抢答电路的仿真如图4-1-1图4-1-14.2定时电路的仿真如图4-2-1图4-2-14.3报警电路的仿真如图4-3-1图4-3-1推荐精选5电路焊接与调试5.1焊接 通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法，内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且
