八路智力竞赛抢答器课程设计绝度详细.docx
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八路智力竞赛抢答器课程设计绝度详细
电子技术课程设计
八
路
智
力
抢
答
器
院系:
电气工程与自动化:
班级:
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学号指导老师：
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一引言…………………………………………………………1
1.1设计要求………………………………………………………………..1
1.2功能要求…………………………………………………………………..2
1.3整体概要……………………………………………………………….2
二方案设计与论证……………………………………………3
2.1方案一………………………………………………………………...3
………………………………………………………………...3
2.2方案二
三系统分析与设计……………………………………………4
3.1抢答器电路设计与相关元器…………………………………………..4
3.2定时电路设计与相关元件………………………………………………………..6
3.3报警电路设计与相关元器件………………………………………………..8
3.4时序电路与相关元器件……………………………………………………………..8
3.5智力抢答器电路原理图……………………………………………………………..9
3.6元器件清单……………………………………………………………………10
四电路仿真………………………………………………………...11
五实物制作……………………………………………………...13
六元器件清单……………………………………………………...16七设计总结体会……………………………………………...17八参考文献…………………………………………………...18
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一引言
智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。
抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。
所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。
1.1、设计要求
（1）设计一个智力抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛.他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S、S、S、S、S、S、S、S。
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（2）节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的复位和抢答开始.
（3）抢答器具有数据锁存和显示功能.抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器发出声音提示.此外封锁输入电路,禁止其它选手抢答.优先抢答的选手的编号一直保持到主持人将系统复位为止.
1.2、功能要求
（1）抢答器具有定时抢答功能.且一次抢答的时间可由主持人设定.当节目主持人启动”开始”键后,要求定时器立即开始减计时,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间0.5S左右.
（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消零为止.
（3）如果定时抢答器时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示00.
1.3、整体概述
（1）数字抢答器由主体电路与扩张电路组成.优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出:
用控制电路和主持人的开关启动报警电路,以上两部分21
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组成主体电路.通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路.经过布线,焊接,调试等工作后数字抢答器成型.
（2）抢答器四周有安装孔,可以方便的安装在操作台上,外接抢答按钮接入相应的接线端子,如果需要外接电铃或指示灯,则接入继电器端子,安装完毕后就可以上电了,抢答器的电流输入为5V直流输入.
（3）抢答器通上电后,蜂鸣器响,三个数码管都显示0,按下复位按钮后进入正常工作状态,这时可以设定抢答倒计时间,只要按动10进制编码按钮分别对时间的十位和个位设定,设定的时间在数码管上实时的显示出来.设定的时间范围为:
0~30秒,设定完时间后,就可以按动开始按钮,表示抢答开始,这时蜂鸣器响0.1秒,提示各位选手,抢答已经开始,同时倒计时器开始从设定的时间进行倒计时.
（4）若在抢答时间内有人抢答,则第三个数码管立即显示抢答位号,倒计时间停止倒计时,所用掉的时间就是抢答的时间,同时蜂鸣器响2秒,继电器吸合2秒,表示有人抢答,在这个按键之后按下的按键除了复位键外,其他按键均无效,只有主持人按下复位键后,可以进入下一轮抢答.
（5）若在抢答时间内均无人抢答,则在倒计时器计数到0的时候,第三个数码管显示0,表示无人抢答,蜂鸣器响2秒,,这时除了复位键外,其他键均无效,只有主持人按下复位键后,可以进入下一轮抢.
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二方案设计与论证
2.1、方案一
（1）本方案定时抢答器的总体框图如下图所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。
主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能。
（2）定时抢答器的工作过程是：
接通电源时，节目主持人将开关置于“消除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：
优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；扬声器发出短暂的声响，提醒节目主持人注意；控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统消零为止，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
抢答电路
优先编码器
锁存器
译码电路
显示电路
主持人控制开关
控制电路定时电路
报警电路
秒脉冲产生电路
译码电路
显示电路
图2.1方案一流程图
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2.2方案二
本方案完成的功能如图所示，当主持人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮，此时电路进入抢答状态，选手的输入采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示输出电路中。
此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在八段显示器上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。
抢答输入单片机控制图
输出锁存
显示输出
控制输入
2.2方案二流程图但无需进行软件第一种方案电路较为复杂，基于以上两种方案做以简要分析，需要进行复杂的软直接进行线路的连接就可以运行。
第二种方案电路较为简单，设计，.
件设计，并需要进行很长时间调试，费工费时。
说以决定选择第一种方案21
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系统分析与设计三
、抢答器电路设计3.1）抢答电路的功能有两个：
一是分辨选手按键的先后，并锁存抢答者的编号，（1RS74LS148和供译码显示电路用；二是是其他选手的按键操作无效。
选用优先编码器芯片具体电路如图74LS48,74LS138,74LS279锁存器可完成上述功能。
译码电路选用所示，其工作原理为：
1为低电平，输出端R）当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器（2的选通输入74LS148BI=0,显示器灭灯；4Q~1Q（）全部为低电平。
于是74LS48的“始位”当主持人开关拨到开处于工作状态，此时锁存器电路不工作。
ST=0，74LS148。
当有选手按下，I0，···I7置，优先编码电路和锁存电路同时开始工作，等待输入信号74LS279，CTR=1,BI=1经RS锁存器后，键时，74LS148的输出Y2Y1Y0=010,Yex=0。
译码后，显示器显示选手编号。
此外，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101。
经过处于禁止工作状态，封锁了其他选手74LS148ST为高电平，CTR=1，是74LS148的维持高电平为高电平，但由于CTR当按下的键松开后，74LS148的Yes按键的输入。
仍处于禁止工作状态，其他选手的输入不会被接收，保证了抢答74LS148不变，所以以便进行下一轮抢答完后主持人使抢答电路复位，者的优先性以及抢答电路的准确性。
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抢答。
电路图如图所示
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3.1抢答器电路图图
3.2、定时电路设计的电平的输入端D3D2D1D0首先主持人根据题的难易程度改变74LS192构成秒脉冲产生电路为计时电路提供555秒）来确定抢答时间（假定为30，为低电平有效，处PL脉冲。
抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端于置数状态，数码管显示定时时间。
抢答开始，主持人打开开关，计数器处借位输出端（其初始状态为74LS192555产生的秒脉冲与十位于计数状态，借位输出端为低电平，，十位74LS19200高电平）相与。
计数器递减计数至计数器停止工作，产生报警。
计时期间有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间。
定时器电路图图3.221
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1,高位片置数74LS192及两个译码器及七段显示器构成,该倒计时显示电路由两个.
秒倒计时从而实现30输出的脉冲低位片置数5,down端接555,、报警电路设计3.3定时器构成多谐振荡器，555555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。
由为高电平时多谐振PR。
其输出信号经三极管推动扬声器，振荡频率f=1.43/（R1+2R2）C荡器工作，否则振荡器停振。
报警电路图图3.3
3.4、时序控制电路
抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
同时抢答电路和定时电路停止扬声器发声，③当设定的抢答时间到，无人抢答时，21
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工作。
时序控制电路图图3.4
、整机电路设计3.4经过以上分析，我们将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了八位定时
所示：
抢答器的总体电路图。
如图11其工作原理是：
、S2、、7，对应按钮分别为S0、S13八位选手编号分别为0、1、2、、4、5、6S7；、S5、S6、S3、S4首先主持人根据题目的难易程度设置抢答时间，此设定可以通过调节输入两60s,四个管脚的高低电平来进行（例如要设定时间为、B、AD片74LS192的、C、的D0、１、１、，而将各位的1920BD就将十位的192的、C、、A分别置位为）。
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