三人抢答器电子综合课程设计Word格式文档下载.docx
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图
（1）四路数显抢答器的组成框
其工作原理为：
接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器灯灭，定时显示器显示设定时间；
主持人将开关设置“开始”状态，宣布“开始”抢答器处于工作状态，定时器倒计时，扬声器给出声响提示。
当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并输入封锁电路，禁止选手超时后抢答。
当选手在选定的时间内抢答时，抢答器完成以下四项工作：
（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，然后由译码器显示编号
（2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意
（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手进行抢答
（4）控制电路要使用定时器停止工作，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清零为止。
当选手将问题回答完毕时，主持人操控开关，使系统禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
2.2硬件设计
本课程设计，要求用集成电路74LS148，74LS279，74LS48，74LS192，74LS121和其他器件等，实现定时抢答功能
2.2.1优先编码器74LS148
74LS148为8线－3线优先编码器。
它允许多个输入信号同时有效，但只对一个优先级最高的输入信号进行编码。
74LS148管脚图
图
（2）74LS148管脚图
表
（1）74LS1488线—3线二进制编码器真值表
74LS148工作原理如下：
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ST非，输出使能端YS和优先编码工作状态标志YEX非。
当ST非=0时，编码器工作；
而当ST非=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ST非为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YEX非为0。
表明编码器处于工作状态，否则为1。
由功能表可知，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，Y2Y1Y0的非均为111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，这可由YEX非的状态加以区别，当YEX非＝1时，表示8个输入端均无低电平输入，此时Y2Y1Y0的非=111为非编码输出；
YEX非＝0时，Y2Y1Y0的非=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码（编码输出）。
YS只有在ST非为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ST非连接，以便组成更多输入端的优先编码器。
从功能表不难看出，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。
2.2.2锁存器74LS279
每片74LS279中包含四个独立的用与非门组成的基本RS触发器。
其中第一个和第三个触发器各有两个Rd输入端（S1和S3），在任一输入端上加入低电平均能将触发器置1；
每个触发器只有一个Rd输入端（R）。
图（3）74LS279管脚引线图
2.2.3计数器74LS192
74LS192具有下述功能：
①异步清零：
CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000
②异步置数：
CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
③保持：
CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数：
CR=0,LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
⑤减计数：
CR=0,LD=1，CPU=1，CPD=CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR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。
图（4）74LS192管脚图
2.2.4NE555
图（5）555定时器的基本组成
（1）基本RS触发器
由两个与非门组成，
是专门设置的可从外部进行置0的复位端，当R=0时，使Q=0、
=1。
（2）比较器
C1、C2是两个电压比较器。
比较器有两个输入端，分别标有+号和-号，如果用U+和U-表示相应输入端上所加的电压，则当U+＞U-时其输出为高电平，U+＜U-时输出为低电平，两个输入端基本上不向外电路索取电流，即输入电阻趋近于无穷大。
（3）分压器
三个阻值均为5kΩ的电阻串联起来构成分压器（555也因此而得名），为比较器C1和C2提供参考电压，C1之+端U+=2VCC/3、C2之-端U-=VCC/3。
如果在电压控制端CO另加控制电压，则可改变C1、C2的参考电压。
工作中不使用CO端时，一般都通过一个0.01μF的电容接地,以旁路高频干扰。
（4）晶体管开关和输出缓冲器
晶体管TD构成开关，其状态受Q端控制，当
为0时TD截止、为1时TD导通。
输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。
综上所述可知，555定时器不仅提供了一个复位电平为2VCC/3、置位电平为VCC/3，且可通过
端直接从外部进行置0的基本RS触发器，而且还给出了一个状态受该触发器
端控制的晶体管开关，因此使用起来极为灵活。
UTH
U
uo
TD的状态
X
0
UOL
导通
＞2VCC/3
＞VCC/3
1
UOL
＜2VCC/3
不变
X
＜VCC/3
UOH
截止
表
（2）555定时器的菜单
2.2.574LS121
TTL集成器件74121是一种不可重复触发集成单稳态触发器。
关于定时：
单稳态电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数值。
74121的定时电容连接在芯片的10、11引脚之间。
若输出脉宽较宽，而采用电解电容时，电容C的正极连接在C输出端（10脚）。
图（6）74LS121管脚图
表（3）74LS121的功能表
3单元电路原理设计
3.1抢答电路
图（7）抢答电路图
这个电路的工作原理过程：
当主持人控制开关S置于"
清零"
端时，RS触发器的R非端均为０，４个触发器输出（Q4—Q1）全部置０，使74LS48的BI的非＝０，显示器灯灭；
74LS148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人把开关S置于"
开始"
时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号输入，当有选手将键按下时（如按下S2），74LS148的输出Y2Y1Y0的非=110，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，BI的非=1，74LS279处于工作状态，Q4Q3Q2=010,74LS48处于工作状态，经74LS148译码后，显示器显示为"
2"
。
此外，CTR=1，使74LS148的ST的非为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，74LS148的YEX的非为高电平，但由于CTR维持高电平不变，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以及抢答电路的准确性。
如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“除”，电路复位。
3.2定时电路
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48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所示。
一块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
74LS192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据共阴极七段数码显示管BS201A上，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，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制74LS48使0闪烁，同时以后选手抢答无效。
图（8）定时电路图
3.3报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。
其中555构成多谐振荡器，振荡频率
其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。
图（9）报警电路图
3.4时序控制电路
时序控制电路是抢答器设计的关键，因为它要完成以下三项功能：
（1）主持人将控制开关拨到"
位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。
（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。
（3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
图（10）时序控制电路图
4总电路图设计
5元件清单列表
序号
元器件名称
数量
1
74LS148
2
74LS279
3
4
74LS48
5
6
7
74LS192
8
9
NE555
10
11
74LS00
12
74LS121
13
510Ω
14
23
1KΩ
24
4.7KΩ
25
5.1KΩ
26
10KΩ
27
15KΩ
28
68KΩ
29
100KΩ
30
0.10UF
31
10UF
32
1OUF
33
1000UF
34
发光二级管
35
发光二极管
36
共阴极显示器
6设计总结
“电子技术课程设计”是点在技术课程的实践性教学环节，是对我学习电子技术综合性的训练。
通过本次课程设计我收获良多，使我认识到了自己所学的专业知识的实用性和重要性。
本次设计我选择的是三人抢答计时器的设计，本次设计使我对课本上的知识进行了复习和运用。
这是我第一次接触课程设计，所以起初不知该如何下手，后来通过上网查询和查阅相关书籍资料，总算是有点眉目了。
指导了如何下手，后面的工作相对就容易一些了。
埋头苦干的过程是苦涩的，在书山中查找资料的过程是疲倦的，但当课程设计完成时，收获的感觉是甜蜜的。
没有耕耘，哪来的收获的喜悦，不懂的付出怎么能知道回报的快乐，一份耕耘一份收获，有付出才有回报，就在这样的痛苦与快乐的交换中，我学到了知识，学到了做人的道理，收获了一份珍贵的财富。
这次实践使我认识到了我现在所学的知识还远远不够，在实际操作应用过程中还有些问题不能独立解决，所以我会在今后的学习中更加努力学习，学号自己的专业知识，来发展迅速的现代社会。
7参考文献
[1]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京：
清华大学出版社.2002.9
[2]陈明荧.8051单片机课程设计实训教材[M].北京：
清华大学出版社，2004.3.
[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：
清华大学出版社，第2版，2003.
[4]汪德彪.MCS-51单片机原理及接口技术[M].北京:
电子工业出版社，2003.
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