六路抢答器任务书文档格式.docx
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包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。
这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。
工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛,抢答器是必要设备。
本文就是从数字电路芯片的功能简介开始，利用功能不同的数字电路芯片的组合来实现多路抢答器的功能。
介绍几个主要集成芯片的管脚功能和用法。
最后介绍多路抢答器的原理和设计过程。
总结与改进部分，讲一些电路在实际设计调试中的不足，并加以改进。
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。
1.2设计目的
从原理上讲,它是一种典型的数字电路。
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
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；
主持人按开始按钮示意开始，以上两部分组成主体电路。
通过定时电路实现计时功能，构成扩展电路。
在抢答电路中利用一个优先编码器译出最先抢到答题权的选手的编号并经显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其它选手再抢答。
当选手问答完成后，主持人将系统恢复至零。
主要功能介绍:
1.一个可同时供6位选手参加的6路数字显示抢答器。
2,最先抢答成功的选手编号能被显示，并有绿灯提示，还有鸣声提示。
3.当有选手抢答成功时，禁止其它选手抢答，直到主持人将系统清零为止。
4.抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为9秒。
当节目主持人启动“开始”键后，红灯亮，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。
5.如果抢答时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，禁止选手超时后抢答。
6.主持人有控制开关，可以手动清零复位，当主持人按下开始按键是才可以抢答，显示倒计时9秒，在规定时间抢答有效，同时倒计时停止，直到主持人将系统清零为止。
2系统的设计
2.1设计要求
1.主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答。
2.用数码管显示，正常抢答后显示抢到的队号。
3.如果时间超出无人抢答绿灯警报。
如果9秒内没有抢答，则说明超时作废。
4.复位键用于开始下一轮计时抢答。
2.2设计方案
6路数字智能抢答器采用74LS148优先编码器分辨选手抢答的先后，并通过RS锁存器74LS279锁存抢答者的编号，再经过74LS48芯片译码驱动共阴极数码管显示。
总体框图如图2-2所示。
其主要由主体电路和扩展电路两部分组成。
主体部分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，禁止其它选手抢答。
扩展电路有555定时器改装的多谐振荡器生成秒脉冲，再经过计数器倒计时，再经过译码电路和显示电路，显示倒计时时间。
显示电路
控制电路
秒脉冲产生电路
译码电路
定时电路
优先编码电路
抢答按钮
锁存器
主持人
控制开关
图2-2总体框架
图2-2所示定时抢器的工作过程是：
接通电源时，节目支持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定的时间，当主持持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置（接高电平），抢答器处于工作状态，定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，输入电路被封锁，禁止选手超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成下面几个工作：
1.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，然后有译码显示电路显示编号；
2.绿灯亮；
3.控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其它选手再次进行抢答；
4.控制电路要使定时器停止工作，时间器上显示抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止，以便进行下一轮抢答。
当定时时间到，却没有选手抢答时，会封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，同时系统绿灯亮。
3系统详细模块介绍
3.1抢答电路功能介绍
该电路完成两个功能：
一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；
二是禁止其它选手按键操作无效。
工作过程：
开关J7置于"
清除"
端时，RS触发器的端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的＝0，使之处于工作状态。
当开关S置于"
开始"
时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下J6），74LS148的输出经RS锁存后，1Q11Q22Q1=110,经译码显示为"
6"
。
如图3-1-2所示:
此外，2Q2＝1，使74LS148的EI＝1，处于禁止状态，封锁其它按键的输入，当按键松开即按下时，74LS148的2Q2仍为1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将J7开关重新置，然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8-3线优先编码器。
如图3-1-3所示：
如果再次按动三号按键，显示屏数字将不再变化。
图3-1-3抢答者的优先性电路
3.2定时电路功能介绍
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制可逆计数器74LS192、74LS248译码电路和1个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3-2-1所示。
74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS248显示到数码管上。
74LS192的预置数为9，当主持人端为低电平时,74LS192置数;
当主持人端为高电平时,电路开始倒计时。
图3-2-1低电平置数电路
当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
如果没有人抢答，且倒计时9s时间到时，输出低电平到时序控制电路，之后选手抢答无效绿灯亮。
图3-2-2抢答后倒计时停止电路
3.3时序控制电路功能介绍
1.主持人将控制开关拨到"
位置时，红灯亮，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
如图3-3-1所示。
2.当选手按动抢答器时，红灯亮，抢答电路和定时电路停止工作。
3.当设定的时间到，无人抢答是，绿灯亮，同时抢答电路和定时电路停止工作。
图3-3-1主持人开关控制电路
4相关元器件介绍
该设计用到较多集成电路电路芯片，在此给出其管脚图和部分功能介绍。
4.1优先编码器74LS148
图4-1-174LS148真值表
1
2
3
4
5
6
7
×
图5-1
0－7编码输入端（低电平有效）
EI选通输入端（低电平有效）
A0、A1、A2三位二进制编码输出信号即编码输出端（低电平有效）
GS片优先编码输出端即宽展端（低电平有效）
EO选通输出端，即使能输出端
图4-1-2为74LS148芯片
图4-1-274LS148
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。
此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。
当EI=0时，编码器工作；
而当EI=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。
这种情况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。
当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工作状态标志GS为0。
表明编码器处于工作状态，否则为1。
由菜单可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位）有低电平输入时，A2A1A0均为111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，这可由GS的状态加以区别，当GS＝1时，表示8个输入端均无低电平输入，此时A2A1A0=111为非编码输出；
GS＝0时，A2A1A0=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码（编码输出）。
EO只有在EI为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成更多输入端的优先编码器。
从菜单不难看出，输入优先级别的次为7，6，……，0。
输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。
例如5为0。
且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理
4.2计数器74LS279
74LS279RS锁存器，当Rˊ=1，Sˊ=0时，输出为1；
当Rˊ=1,Sˊ=1时，锁存器具有保持功能，将输出一直保持为1，达到锁存的目的。
图5-2逻辑关系真值表
74LS192具有下述功能：
1.异步清零：
CLR=1，Q3Q2Q1Q0=0000
2.异步置数：
CLR=0，LOAD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
3.保持：
CLR=0，LOAD=1，UP=DOWN=1,QDQCQBQA保持原态
4.加计数：
CLR=0,LOAD=1，UP=CLP，DOWN=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
5.减计数：
CLR=0,LOAD=1，UP=1，DOWN=CLP，QDQCQBQA按减法规律计数
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
UP为加计数时钟输入端，DOWN为减计数时钟输入端。
LOAD为预置输入控制端，异步预置。
CLR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出
BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
如图4-3-1为74ls192芯片引脚图。
5设计总结
经历了一周的精心课设，终于成功的设计出了抢答器电路仿真。
本次电路仿真制作是第一次，在这一周为此失落过，也因设计出来而兴奋过。
潮起潮落，按捺不住的心情，点点滴滴无不令我回味无穷。
同时丛中的收获让我受益匪浅。
通过这次multisim电路仿真设计，学到了很多课本上不能学到的知识应用技巧，巩固了我们所学的专业课程模电，数电等。
提高了我们的知识运用能力，将理论应用于实践，才能真正的体会到知识的内涵，加深知识的认识。
在设计中发现自己的不足。
这个抢答器的设计分为几个模块，使用多种芯片，这必须应用我们的逻辑思维能力，来设计抢答器的流程，还有怎样控制的，怎样工作的。
芯片的真值表，功能必须要了解，这样才能更好的运用这么特性才实现必要的功能。
其中每一个模块必须要认真仔细连接，小到一个电阻的大小，必须要选择合适，才能让电路正常的运转。
必要时还要查找资料毕竟我们所学的东西有限，我就在图书馆借了几本相关的资料，仔细研读，这样才能找到设计电路的方法。
这周的课设让我基本掌握了用multisim软件进行仿真电路，掌握一两种仿真软件，对一个学电子专业的学生而言至关重要，有时还能达到事半功倍的效果。
并且能通过其中的组件查找错误。
但是还是要多加练习，多使用，为以后工作的需要做一定的准备。
6组件清单
表6-1六人抢答器组件清单
序号
元器件名称
型号参数
数量
8-3优先编码器
74LS148
R-S锁存器
74LS279
七段显示译码器
74LS248
可预置计数器
74LS192
数码管
BS201A
555定时器
555
电阻
500
8
15
9
288.8k
10
577.2
11
电容
10nf
12
蜂鸣器
13
灯泡
14
开关
与非门
16
非门
17
四输入与非门
7参考文献
[1].王鸿明，段玉生.《电工与电子技术》.高等教育出版社，2009.12
[2].阎石.《数字电子技术基础》.高等教育出版社，2009.2
[3].吴俊芹.《电子技术实训与课程设计》.机械工业出版社，2009.4
[4].朱彩莲.《Multisim电子电路仿真教程》.西安电子科技大学,2007.9
附录
总电路仿真图:
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