多功能数字抢答器设计方案Word格式.docx
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1绪论.........................................................................................................................1
2方案论证.................................................................................................................2
2.1抢答器组成框图............................................................................................2
2.2具体设计方案................................................................................................2
3系统设计.................................................................................................................3
3.1抢答电路........................................................................................................3
3.21HZ脉冲产生电路.........................................................................................4
3.3倒计时电路....................................................................................................5
4系统调试与结果.....................................................................................................6
5课程设计器件.........................................................................................................7
5.174LS48引脚图及功能表.............................................................................8
5.274LS75引脚图及功能表...............................................................................9
5.374LS161引脚图及功能表.............................................................................9
设计总结及体会..........................................................................................................10
致谢..............................................................................................................................11
参考文献......................................................................................................................11
1绪论
在举办各种智力竞赛活动中，常常需要确定谁是第一抢答的人。
数字式抢答器利用电子器件可以准确的解决这一问题。
数字式抢答器允许抢答者在规定的时间范围内进行抢答，可以用数字显示抢答者的序号，并配有相应的灯光指示和声报警功能；
对犯规抢答者<
指在抢答开始命令下达前抢答者），除用声、光报警外，还应显示出犯规者的序号；
若规定抢答时间已到，要告示任何输入的抢答信号均无效，除非重新下达抢答命令。
本次课程设计，主要掌握译码器、十六进制加/减计数器的逻辑功能和工作原理，设计可预置时间的定时电路；
分析与设计时序控制电路。
画出定时抢答器的整机逻辑电路图，掌握智力抢答器的工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有所了解。
并能对其在电路中的作用进行分析。
另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。
这样才能在分析电路是有良好的思路，便于查找出错的原因。
在本次课程设计中，将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。
他要实现以下主要功能：
<
1）为4位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号1、2、3、4；
2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；
3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。
抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号及绿灯亮至系统被主持人清零，同时其他人再按对应按钮无效。
抢答还没有开始前抢答者，显示违规抢答者，红灯亮；
4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间为10秒。
当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示；
5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。
若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答开始时间直到系统被清零；
6）若设定时间内无选手进行抢答<
按对应按钮），红灯亮，此时抢答无效。
利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器，即可轻松实现在４人或４个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。
2方案论证
2.1抢答器的组成方框图如图1所示。
开始开关
图1抢答器的组成方框图
2.2具体设计方案
采用74LS75[3]四D触发器、四输入与门、二输入与非门、BCD-7段译码器，各5个开关，二级管及电阻若干，构成枪答器，用二级管显示对应抢答者，并用BCD-7[3]段译码器显示对应抢答者的编号，当有人抢答时，及当有人按下抢答开关后，用低电平锁住四D触发器。
当使用清零开关后才允许下次抢答。
倒计时控制，采用74LS161[3]四位二进制计数器、五个非门、四输入与门和BCD-7段译码器。
用74LS161四位二进制计数器控制倒计时间，输入一个脉冲计时一次，用BCD-7段译码器显示时间。
用置数法进行74LS161倒计时设计，通过非门输出反码，实现减数计算。
倒计时受三方面控制，用四输入与门实现，一是主持人，二是抢答者，三是时间。
主持人按下开关控制时间计时开始；
当有人抢
答时，输出低电平经过反码器输出高电平控制时间，当为高电平时时间停止计时；
当时间为0时，停止计时。
若时间到0还没有人抢答，用二极管显示时间已到，此后抢答无效。
只有当三个控制通知为一时工作，其他时候保持输出。
主持人控制74LS161的置入端。
用555[3]定时器构成多谐振荡器，设计脉冲信号。
3系统设计
3.1抢答电路
该电路的根本任务是准确的判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可用触发器和锁存器等。
在得到第一信号后应立即将电路的输入封锁，即使其他组再次发出抢答信号也无效。
同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人清零之后才有效。
当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，并用发光二级管直接指示出组别<
这里我们采用LED数码管显示）。
同时用第一抢答信号控制一个发光二级管，发光二级管不亮表示该题抢答有效。
本电路用一个74LS75双锁存器、BCD-7段译码器和LED数码管显示器组成，可以将四位抢答者的按钮通过双锁存器，驱动LED数码管显示器显示出他们最先抢答者的序号。
当有人抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。
具体抢答电路如图2所示。
图2抢答电路
3.21HZ脉冲产生电路
该电路的采用555定时电路。
555定时电路是一种电路简单且多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而要波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等等许多领域中都得到了广泛的应用。
根据电路的工作原理，可得电
路输出矩形脉冲的周期为
。
秒脉冲电路如图3所示。
图3秒脉冲电路
3.3倒计时电路
该电路的采用74LS161[1]做为个位数计时，它是一个十六进制加法译码显示计数器，采用置数法，再经过反相器到BCD-7段译码器显示出时间，从9秒到0，到0时如果还没有人抢答，则红灯<
发光二极管）亮。
在计时过程中<
时间还没有到0），只要有人抢答，计时器则停止工作，并显示时间。
主持人控制开关开始时，倒计时开始计后，到时间为0时停止计时。
倒计时电路如图4所示。
图4倒计时电路
4系统调试与结果
组装时分脉冲、抢答与倒计时分两部份。
在连接脉冲信号产生电路时，发现频率过大，远远超过1HZ，经检查、调试及工作原理后，发现时由于在接入电阻时过小，只有几百欧，而电路要求需要几百千欧的电阻，在这里，除了接入一个4.7千欧的电阻R1，另外接入150千欧的电阻，经计算可得周期为1.0025s。
在连接倒计时电路时，总是显示乱码，经过多次检查及调试后，有两个原因导致BCD-7段译码器显示乱码，一是由于电路没有连接好，接触点出现松动，导致接触不良而出现乱码；
二是由于BCD-7段译码器的针脚接错了位置，认真阅读说明重新修改电路。
经改动过后，总体电路为如图5所示。
图5总体电路
本次数字电路用multisim11.0软件仿真，其结果与实验结果一直，符合设计要求。
5课程设计器件
课程设计器件如表1所示。
表1课程设计器件
元件名称
元件描述
元件数量
74LS00
二输入与非门
1
74LS20
四输入与非门
2
74LS48
编码器
74LS75
锁存器
74LS161
计数器
数码管
与74LS48配合
74LS04
反向器
7
555
脉冲
发光二极管
6
74LS32
与门
3
电阻
若干
电容
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