16路抢答器报告.docx

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16路抢答器报告

武汉理工大学华夏学院

课程设计报告书

课题：

十六路抢答器的仿真设计

指导教师：

徐国成

专业班级：

测控1081

姓名学号：

文杰（10212508115）　　

起止日期：

2010年12月20日至2010年12月26日

十六路抢答器课程设计任务书

仿真设计基本要求：

（1）设计一个竞赛抢答器，可同时供十六名选手或代表队参加比赛；

（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始；

（3） 抢答器具有数据锁存和显示功能，当某一路抢答成功时，放光二极管立即点亮，并在数码管上显示该路的号数，直到主持人按复位开关为止，其他人再抢答无效；

摘要

基于proteus仿真软件，结合数电模电所学知识设计简易16路抢答器。

该系统是由数字电路的单元电路组成大型综合系统的仿真设计，抢答器具有数据锁存和显示功能，当某一路抢答成功时，放光二极管立即点亮，并在数码管上显示该路的号数，直到主持人按复位开关为止，其他人再抢答无效；该系统具有简单，容易操作等特点。

关键词数字电路抢答器

目录

第一章16路抢答器的设计要求及设计方案…………………………………………

1.1设计要求………………………………………………………………………………

1.2设计原理………………………………………………………………………………

第二章抢答器的硬件设计

第三章总结

附录

附录一、16路抢答器电路图…………………………………………………

附录二、参考文献…………………………………………………

第一章16路抢答的设计要求及设计方案

1.1设计要求

仿真设计基本要求：

●

（1）设计一个竞赛抢答器，可同时供十六名选手或代表队参加比赛；

●

（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始；

●（3） 抢答器具有数据锁存和显示功能，当某一路抢答成功时，放光二极管立即点亮，并在数码管上显示该路的号数，直到主持人按复位开关为止，其他人再抢答无效；

仿真设计扩展功能：

●

（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答时间可以由主持人设定（如97s）。

当节目按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示，同时“滴”的声响

●

（2）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；

●（3）如果定时器的时间已到，却没有选手回答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答，时间显示器上显示00

1.2设计原理

设计思路（抢答器总体框图）：

1.3.多路抢答器的工作过程

接通电源，当节目主持人按下“复位”按钮时可以设置抢答时间（如97s），此时抢答器处于禁止工作状态，显示选手编号的显示器灭灯，当主持人宣布抢答题目并宣布抢答开始，同时主持人按下“开始抢答”按钮，倒计时开始显示延时时间，报警电路扬声器给出提示音响，抢答器处于工作延时状态，当规定的抢答时间到，却没有选手抢答时，系统给出报警提示，并封锁优先编码器，禁止选手超时抢答。

当选手在规定的时间内按下抢答按钮时，抢答器完成如下工作：

①优先编码器立即分辨出抢答者编号，然后译码及显示电路显示选手编号；

②报警电路扬声器发出声响，提醒节目主持人；

③由锁存器经延时电路发出控制信号，对显示选手编号的显示器进行锁存，避免其它选手再次抢答；④可预置计数器停止计数，显示剩余时间，并保持到主持人将系统清零为止，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统处于禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。

第二章16路抢答器的系统电路设计

1．抢答电路设计

1）优先编码电路及显示电路设计

由设计要求知，抢答器电路的功能有两个：

一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路使用；二是要能使其它选手的按键操作无效。

本设计选用优选编码器选用74LS148，D触发器选用74LS74，译码器选用CD4511,数码管选用共阴极数码管。

74LS148为8线3线的二进制编码器其作用是将I0-----I78个状态编码为8个二进制数码输出。

它有输入使能端ST当ST为低电平时有效。

高电平时锁定148使其输出全部为1。

输出使能端YEX当有输出编码时为0，当没有输出编码的时候为1。

CC4511为带有锁存端的译码器其输入为A0---A3，7个输出，分别对用共阴极数码管上的A---G。

CC4511带有亮屏和黑屏测试端分别为LT和BI，都是低电平有效。

当LT为低电平的时候，数码管显示8，为全亮。

当BI为低电平的时候数码管不亮。

LE为锁存端高电平有效，当LE为高电平时，锁存当前的输出。

抢答电路如下图所示，由于有16个选手，因此用2个74ls148优先编码器。

2.计时模块设计

计时模块要实现的功能为0---99秒任意可调倒计时。

采用计数器实现倒计数，用555实现秒脉冲输出到计数器，再用计数器和数码管实现时间的显示。

调整时间采用电子开关，同样利用计数器来实现。

经过查阅资料，采用74LS192作为计数器，用555构成多谐震荡电路，译码器采用CC4511。

74LS192为双时钟可加减10进制计数器。

带有预置数和清零功能。

用2个74ls192进行10进制计数，然后用2个74ls192进行加减计数，如果主持人想要设置97秒，但是却按成了98秒，则可以用74ls192的加减计数功能，按下秒减一按钮则可以回调到97s。

计时电路如下图

①74LS192工作方式

74LS192功能表如表4-5所示，其逻辑图如图4-31所示

其中

为清零端；

是置数端；

为预置数据输入端；

为减计数时钟输入端；

为加计数时钟输入端；

是进位输出端，当加计数到最大值时，

发出一个低电平信号（平时为高电平）；

为减计数借位输出端，当减计数当零时，

发出一低电平信号（平时为高电平）；

和

负脉冲宽度等于时钟脉冲低电平宽度。

由表4-5知，74LS192共有以下5种工作方式：

a.异步清零

当

时，数据输出端

立即被置为0；

b.异步并行置数

当

，

时，

的数据将立即分别被

所接收；

c.加计数

当

，

，

时，

时钟脉冲上升沿到来时，实现加计数；

d.减计数

当

，

，

时，

时钟脉冲上升沿到来时，实现减计数功能；

e.保持

当

=

=

=1，

时，计数器处于保持工作方式；

3.报警电路

要求当主持人按下“复位”按钮时，发出“滴“的声响，当主持人按下“开始抢答”按钮时，也发出“滴”的声响，当有人抢答时发出“滴”的声响，当计时为00却没人抢答时也发出“滴”的声响。

电路图如下：

这里喇叭是由555振荡器控制的，只要555的”TR”为低电平就会导致输出Q为高电平，这样喇叭就会发出报警声，而要当有选手抢答，开始抢答，复位，当倒计时为00时都会使TR为低电平，会让喇叭短暂报警，所以满足扩展条件。

总结

在进行16路抢答器的设计过程中，经过了许多的挫折，但坚持下来了，在16路抢答器的设计过程中，让我对数字电路有了深刻的认识，学会了许多芯片，更重要的是学会了如何去学新的芯片，如何将芯片加到电路中实现自己要的功能。

在这次的16路抢答器的仿真中，让我学会了如何去设计新的电路，如何一步一步的去实现自己想要的功能。

总之通过这次的设计让我喜欢上了数字电路，让我对Protues的运用更加得心应手。

附录

附录一、16路抢答器电路图

附录二：

参考文献

【1】谢自美．电子线路设计·实验·测试[M】．湖北：

华中科技大学出版社，2000

【2】尹长华，赵海鸿，吕向阳，等．十六路微控抢答器的设计【J】．电子工程师，20O1，6

【3】宋阳．微电脑2O路抢答器的设计【J】．辽宁师专学报，2005，3

【4】余孟尝．数字电子技术基础简明教程【M】．北京：

高等教育出版社，i999‰勘弦∥眵

[5]康华光,邹寿彬编.电子技术基础数字部分（第四版）[M].北京:

高等教育出版社,2005

[6]康华光，邹寿彬编.电子技术基础模拟部分（第四版）[M].北京:

高等教育出版社,2005

[7]谢自美编.电子线路设计·实验·测试（第二版）[M].上海:

电子工业出版社,2001

[8]陈大钦编.电子技术基础实验（第二版）[M].湖北:

机械工业出版社,2001

[9]安玉景，李雪莹编.电子技术基础实验[M].人民邮电出版社,2002

[10]邹其洪,黄智伟,高嵩,等编著.电工电子实验与计算机仿真[M].电子工业出版社,2005