課程設(shè)計---智力競賽搶答器

1、<p><b>　　設(shè)計項目成績評定表</b></p><p>　一、設(shè)計任務(wù)及要求：1、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個8名選手參加的智力競賽搶答器電路。2、要 求：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。2、設(shè)置一個控制系統(tǒng)清零和搶答的開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示第一個搶答者的編號并禁止其他選手搶答的功能。4、搶答器具有定時搶答

2、功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒），若在此時間內(nèi)無人搶答，當(dāng)次搶答就無效，并禁止選手搶答。5、參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示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。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 </p><p>　二、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 </

3、p><p>　三、成績評定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　四、系部意見：系部蓋章： 年 月 日</p><p><b>　　設(shè)計報告書目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計任務(wù)1</b><

4、/p><p><b>　　二、設(shè)計思路1</b></p><p><b>　　三、設(shè)計過程1</b></p><p>　　3.1、系統(tǒng)方案論證1</p><p>　　3.2、模塊電路設(shè)計2</p><p>　　四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5</p><p>

5、;　　五、主要元器件與設(shè)備5</p><p>　　六、課程設(shè)計心得與結(jié)語5</p><p>　　6.1、設(shè)計心得5</p><p><b>　　6.2、結(jié)語6</b></p><p><b>　　七、參考文獻6</b></p><p><b>　　一、設(shè)計

6、任務(wù)</b></p><p>　　1、八名選手參加比賽，編號分別為0、1、2、3、4、5、6、7，每人一個搶答按鈕。</p><p>　　2、節(jié)目主持人。用開關(guān)控制系統(tǒng)的清零和搶答開始。</p><p>　　3、搶答器具有鎖存和顯示第一個搶答者的編號并禁止其他選手搶答的功能。</p><p>　　4、搶答器在主持人啟動后開始搶答，

7、具有30秒倒計時的功，在30秒內(nèi)搶答有效，停止計時并顯示搶答時刻。</p><p>　　5、30秒內(nèi)無人搶答是，本次搶答無效，并禁止選手搶答。</p><p><b>　　二、設(shè)計思路</b></p><p>　　1、設(shè)計搶答器電路。</p><p>　　2、設(shè)計秒脈沖產(chǎn)生電路。</p><p>

8、<b>　　3、定時器。 </b></p><p><b>　　4、設(shè)計報警電路。</b></p><p><b>　　三、設(shè)計過程</b></p><p>　　3.1、系統(tǒng)方案論證</p><p>　　數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示。</p><p>

9、　　其工作原理為：按功能要求，搶答器電路應(yīng)該由搶答電路、控制電路、鎖存電路、譯碼顯示電路、定時電路和報警電路等幾部分組成。其原理框圖見圖1。其中搶答電路的作用是在外加信號的控制下對搶答者的輸入信號進行編碼，編碼后經(jīng)鎖存電路鎖存并送譯碼顯示電路顯示出搶答者的編號。另外，優(yōu)先編碼器的優(yōu)先擴展輸出端還可作為定時電路的控制信號，即當(dāng)一個搶答者在30秒內(nèi)按下?lián)尨鸢粹o時，則其余人的搶答輸入將無效，并且秒計數(shù)器也隨之停止計數(shù)。這樣，當(dāng)主持人按下開始按

10、鈕時，外部清除/起始信號進入門控電路，產(chǎn)生編碼選通信號，使編碼器開始工作，等待數(shù)據(jù)輸入。此時一旦搶答者按下按鈕，則產(chǎn)生低電平信號立即被優(yōu)先編碼器編碼。與此同時，將編碼器的優(yōu)先擴展端輸出端引回門控電路，使門控電路的輸出反相，優(yōu)先編碼電路被禁止工作，直到主持人再次按下開始按鈕才進入下一次搶答。 </p><p>　　3.2、模塊電路設(shè)計</p><p>　　3.2.1搶答器電路如圖2所示。&l

11、t;/p><p><b>　　圖2 搶答電路</b></p><p>　　該電路完成兩個功能：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；二是禁止其他選手按鍵操作無效。</p><p>　　工作過程：開關(guān)S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的端均為０，4個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置

12、于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，1Q=1，=1，74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1Q＝１，使74LS148＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍為1Q＝１，使＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(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

13、開關(guān)重新置于“清除”然后再進行下一輪搶答。</p><p>　　3.2.2秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　秒脈沖產(chǎn)生電路采用555定時器來實現(xiàn)。555定時器是一種多用途集成電路，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，通常只需外接幾個阻容元件就可以很方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。利用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器的方法是把它的閾值輸入端TH和觸發(fā)器輸入端TR相連并對地接電容C，對電源VDD接電阻R1和R2接D

14、IS端就可以了。由555定時器構(gòu)成的秒脈沖產(chǎn)生電路如圖所示。</p><p>　　多諧振蕩器的震蕩周期為：</p><p>　　T=0.7(R1+2R2)C=0.7(47+2*47)*103*10*10-6=978ms</p><p>　　圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>　　圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路</p><p>

15、<b>　　圖4 定時器電路</b></p><p>　　3.2.3定時器電路</p><p>　　定時器的功能是完成30秒倒計時并顯示第一個搶答者按下按鈕的時刻，計數(shù)器由兩片74HC192級聯(lián)而成，計數(shù)器的輸出送譯碼顯示電路。具體連接電路見圖3所示。有圖可知，個位計數(shù)器D3D2D1D0=0000,十位計數(shù)器D3D2D1D0=0011,減計數(shù)器CP由個位的CPD端輸入

16、，個位計數(shù)器的借位輸出端BO和十位計數(shù)器的CPD端相連，兩片75HC192的CR端相連并接地，構(gòu)成30進制的減法計數(shù)器。當(dāng)主持人控制的開關(guān)S打在清零檔時，計數(shù)器置30秒。當(dāng)S打到開始檔時，則可進行搶答。</p><p><b>　　3.2.4報警電路</b></p><p><b>　　圖5 報警電路</b></p><p

17、><b>　　四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果</b></p><p>　　1、組裝調(diào)試搶答器電路。</p><p>　　2、可預(yù)置時間的定時電路，并進行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行減計時，當(dāng)減計時到零時，能輸出低電平有效的定時時間到信號。</p><p><b>　　3、調(diào)試報警電路。</b><

18、/p><p>　　4、定時搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計要求。 </p><p>　　五、主要元器件與設(shè)備</p><p>　　數(shù)字電路實驗箱或EDA軟件QuartusⅡ</p><p>　　集成電路 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，</p>

19、<p>　　74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。</p><p>　　電 阻 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，</p><p>　　100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只， 68kΩ—l只。</p><p>　　電 容 0.1uF—1只，10 uF—2只，

20、100 uF—1只。</p><p>　　三極管 3DG12—1只。</p><p>　　其 它 發(fā)光二極管—2只，共陽極顯示器—3只。</p><p>　　六、課程設(shè)計心得與結(jié)語</p><p><b>　　6.1、設(shè)計心得</b></p><p>　　通過這次對數(shù)字搶答器的設(shè)計與制作，讓我

21、了解了設(shè)計電路的基本程序，及很多電路元件的功能。也讓我了解了關(guān)于搶答器的基本原理與設(shè)計理念，要設(shè)計一個電路應(yīng)該先弄清目的與原理，各元件的功能，然后用multisim進行仿真在接線時，注意各引腳的接法，及有些元件的替換，經(jīng)過多次修改與調(diào)試，仿真成功之后再實際接線，但是最后的成品卻不一定與仿真時一成不變，因為，在實際接線中有著很多必然的條件約束。而且，在仿真中可能無法成功的電路接法，在實際中基于芯片本身的特性有可能會成功。所以，在設(shè)計時應(yīng)考

22、慮到兩者的差異，從中找出最合理的設(shè)計方案。此外，本實驗也可通過EDA軟件Multisim10實現(xiàn)。通過這次實驗學(xué)習(xí)，我對搶答器的功能，設(shè)計原理等有了很深的認識，對電子仿真設(shè)計有了些新的了解與突破。</p><p><b>　　6.2、結(jié)語</b></p><p>　　通過此次的課程設(shè)計，自己動手制作出了智力競賽搶答器，通過查資料設(shè)計出了各部分電路，了解到了此智力競賽搶

23、答器的設(shè)計原理及功能運作，并了解了其構(gòu)成及各元件的用法及功能。提高了自己的動手能力，讓我學(xué)會了理論知識與實踐知識的結(jié)合。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊志忠. 電子技術(shù)課程設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2008年；</p><p>　　[2] 彭華林等編. 數(shù)字電子技術(shù). 長沙：湖南大學(xué)出版社，