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