畢業(yè)設---八路數字搶答器設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目＿＿＿＿＿八路搶答器設計＿＿＿</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄2</b></p><p><b>　　摘要3</b>

2、;</p><p><b>　　引言4</b></p><p>　　一、設計任務及系統(tǒng)功能簡介5</p><p>　　1.1設計任務：5</p><p>　　1.2基本功能：5</p><p>　　1.3擴展功能：5</p><p>　　二、實現的原理與電路6&

3、lt;/p><p>　　2.1數字搶答器總體方框圖6</p><p>　　2.2單元電路設計7</p><p>　　(1) 搶答器電路7</p><p><b>　　(2)定時電路9</b></p><p>　?。?）報警電路11</p><p>　　（4）時序控制電

4、路11</p><p>　　三、總體電路及其原理14</p><p><b>　　總結與體會17</b></p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　參考文獻：19</b></p><p><b>

5、;　　摘要</b></p><p>　　本文介紹了一種用74系列常用集成電路設計的數碼顯示八路搶答器的電路組成、設計思路及功能。該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預設開關預設供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。若在規(guī)定的時間內有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現報警功能。</p>

6、<p><b>　　關鍵詞：</b></p><p>　　搶答電路，定時電路，報警電路，時序控制</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，人們的生活水平也不斷地提高人們不斷要求滿足物質上的要求，同時對精神上的追求也在不斷地提高，現在的社會是一個娛樂的社會?，F在各電視臺的

7、活動和課外活動都很多。人們在參加活動時候都對審判有很多的意見，所以為了比賽的準確和公正，就需要有儀器的輔佐。智力競賽搶答器就是一種活潑的有趣的提供人們娛樂的游戲裝置，通過搶到方式不僅能引起參賽者和觀眾的興趣，而且能夠提高參賽者的敏捷性，同時我們在參與中能夠增加一些生活常識和科學知識，因此，在許多比賽活動中為了準確，公正的進行每一場比賽，特別設置了一臺具有顯示第一搶答者并鎖定、犯規(guī)警告等多功能的搶答器，該設計針對各種要求設計出可供八名選手

8、參賽使用的數字式競賽搶答器，適用于各大中小電視臺，學習等單位舉行的智力競賽。數字電路組成的數字系統(tǒng)工作可靠，精度較高，抗干擾能力很強，所以智力競賽搶答器的設計就有數字電路來控制。</p><p>　　數字電路就是傳遞與處理數字信號的電子電路，模擬電子技術是分析和處理模擬信號的技術，為了分析問題方便起見，一般認為，數字信號的典型代表是巨型脈沖信號。數字電路與數字電路發(fā)展趨勢更快、更密、更復雜。</p>

9、<p>　　一、設計任務及系統(tǒng)功能簡介</p><p><b>　　1.1設計任務：</b></p><p>　　1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。</p><p>　　2. 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。</p><p>　　3. 搶答器具

10、有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　4. 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。</p><

11、;p>　　5. 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p><p>　　6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。</p><p><b>　　1.2基本功能：</b></p><p>　?。?） 搶答

12、器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。</p><p>　?。?） 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。</p><p>　　（3） 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在DPY_7-SEG七段數碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。</p

13、><p><b>　　1.3擴展功能：</b></p><p>　?。?） 搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動"開始"鍵后，定時器進行減計時。</p><p>　?。?） 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)

14、清除為止。</p><p>　?。?） 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。</p><p>　　二、實現的原理與電路</p><p>　　2.1數字搶答器總體方框圖</p><p>　　如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到"清零"狀態(tài)，搶答器處

15、于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置;開始"狀態(tài)，宣布"開始"搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關。</p><p&

16、gt;<b>　　主體電路</b></p><p><b>　　擴展電路</b></p><p>　　圖1 設計框圖</p><p><b>　　2.2單元電路設計</b></p><p><b>　　(1) 搶答器電路</b></p>

17、<p>　　設計電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數字數碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關S置于"清除"端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）

18、＝0，使之處于工作狀態(tài)。當開關S置于"開始"時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端) =1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經譯碼顯示為“5”。此外，CTR＝１，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍

19、為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”</p><p>　　圖２ 數字搶答器電路</p><p>　　表1 74LS148的功能真值表</p><p><b>　　(2)定時電路</b><

20、;/p><p>　　圖3 可預置時間的定時電路 </p><p>　　原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號由時鐘產生電路提供。74192的預置數控制端實現預置數，由節(jié)目主

21、持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數器開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。下面結合圖4具體講一下標準秒脈沖產生電路的原理。結合圖4，圖中電容C的放電時間和充電時

22、間分別為</p><p><b>　　，</b></p><p>　　于是從NE555的3端輸出的脈沖的頻率為，結合我們的實際經驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。</p><p>　　表2、555定時器功能表</p><p>　　圖4 、標準秒

23、脈沖產生電路 </p><p><b>　　（3）報警電路</b></p><p>　　由555定時器和三極管構成的報警電路如圖5示。其中NE555構成多諧振蕩器，振蕩頻率 ＝1.43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為時序控制電路輸出的控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。</p><p>&

24、lt;b>　　圖5 報警電路</b></p><p><b>　?。?）時序控制電路</b></p><p>　　時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：</p><p>　　主持人將控制開關撥到"開始"位置時，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。 </p><p&

25、gt;　　當參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。</p><p>　　③當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器自動報警，表示此次搶答無效?，?</p><p>　　圖 6 時序控制電路</p><p>　　根據上面的功能要求以及圖2，設計的時序控制電路如圖6所示。圖中，與門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制

26、74LS148的輸入使能端（即圖二中的5端）。圖4的工作原理是：主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自于圖2中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經G3反相，輸出為1，則NE555產生的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端（圖中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信號），定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"

27、為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現功能①的要求。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時，CTR＝1，經G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現功能②的要求。當定時時間到時，則"定時到信號"為0，/ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態(tài)，封鎖時鐘CP信號，使

28、定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現功能③的要求。</p><p>　　集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間（其功能表見表3）,具體原理如下：主要由555時鐘電路（用于控制報警聲音頻率）、蜂鳴器即相關的延時電路和控制電路組成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121通過信號/Ys、BO2、S控制報警與否和報警時間，555時鐘電路產生脈沖時鐘。在規(guī)定的時間有人搶答時，/Ys由1跳變到0，74121有狀態(tài)2（見表3

29、狀態(tài)編碼），即Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警，持續(xù)時間為=4.3秒；如果在規(guī)定時間內無人搶答，BO2由1跳變到0，74121有狀態(tài)1，Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警持續(xù)時間為</p><p>　　結合圖5所示報警電路，分析計算如下：。?。?00uF, =51K,。有＝4.3秒。</p><p>　　表3 74121功能表</p><p>　　三、總體

30、電路及其原理</p><p>　　圖七 總體電路圖 </p><p>　　原理：開關S置于"清除"端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。由節(jié)目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數器

31、開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121通過信號/Ys、BO2、S控制報警與否和報警時間，555時鐘電路產生脈沖時鐘。在規(guī)定的時間有人搶答時，/Ys由1跳變到0，74121有狀態(tài)2（見表3狀態(tài)編碼），即Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報

32、警，持續(xù)時間為=4.3秒；如果在規(guī)定時間內無人搶答，BO2由1跳變到0，74121有狀態(tài)1，Q輸出暫態(tài)高電平，蜂鳴器連續(xù)發(fā)聲報警持續(xù)時間為</p><p>　　主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自于圖2中的74LS279的輸出 1Q,即CTR=0，經G3反相，輸出為1，則NE555產生的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端（圖中用CLCK表示

33、接入到74LS192CPD端的信號），定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現功能①的要求。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時，CTR＝1，經G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現功能②的要求。當定時時間到時，則"定時到信號&qu

34、ot;為0，/ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態(tài)，封鎖時鐘CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現功能③的要求。</p><p><b>　　總結與體會</b></p><p>　　搶答器的設計能夠實現第一信號鑒別與鎖存功能，對于個別組的犯規(guī)動作也會顯示并且發(fā)出聲響提示，是一個很有趣的娛樂裝置。</p>

35、;<p>　　在設計中我運用了自己平時學的一些知識，以及自己在課下所查找的進行設計，剛開始遇到了很多的困難，后來也請老師同學的幫忙參考，最終找到了解決問題的答案，我感覺自己再設計方面提高很大，特別再設計犯規(guī)電路時由于他的功能有限，但是電路又感覺太龐大了，我就試著能不能用更簡單的方法解決這個問題，對電路的原理反復研究，最終找到了方法，也進一步對電路得到了深刻的認識和了解，同時對以前所學的知識也有了更深刻的認識，并進一步的得到

36、了鞏固和提高，充分的做到了理論聯系實際，也使我認識到理論和實際的差別，通過該課程設計，不但對搶答器有了全面的認識，而且相關的知識也有了足夠的掌握，我感覺最重要的還是設計思維的形成。更發(fā)現自己平時學習中的缺陷。這也將對我以后的工作有很大的幫助。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時光飛逝，我即將告別我的大學生活。</p>

37、<p>　　在此我要感謝老師三年以來對我的諄諄教導，同時也感謝所有的同學和朋友三年以來給我的幫助和關心。感謝我的父母能夠在大學的三年里給我默默的支持，在大學的三年里我懂得了許多，也成熟了不少，踏入社會的我也深深牢記了一句話“今日我以學校為榮，明日學校以我為榮”，我將在今后的人生中不斷的完善自己，突破自己！最后我要感謝xx老師在畢業(yè)設計上給我的幫助與指導，使我的順利的完成此次畢業(yè)設計。</p><p>

38、　　感謝大家，我將以努力來感謝所有幫助過我的人。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　康華光 編<<電子技術基礎 數字部分>>,北京 高等教育出版社,2000年6月版.</p><p>　　李海 編<<74系列芯片手冊>> ,重慶 重慶大學出版社 1999年9月版

39、.</p><p>　　歐陽星明 編<<數字邏輯>>，武漢 華中科技大學出版社，2002年5月版</p><p>　　肖景和 編《CMOS數字電路應用300例》，北京，中國電力出版社，2005年1月版</p><p>　　《電子技術基礎.數字部分（第四版）》，高等教育出版社2003年3月  主編：康華光