智能抢答器课程设计Word格式文档下载.docx
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选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：
优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。
二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；
验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1.童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：
高等教育出版社，2006年
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩指导教师日期
一、概述
介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。
该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。
主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。
若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；
若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。
该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：
它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，并用数码管将倒计时显示出来。
通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接技术。
二、方案论证
2.1系统的组成框图
图2.1系统组成框图
2.2系统的工作原理
定时抢答器的总体框图如下图2.2：
图2.2抢答器工作框图
如图所示电路包括上下两部分。
其中上半部分电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。
下半部分电路完成定时抢答的功能以及报警功能。
图2.2所示电路的工作过程是：
接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于“开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。
当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能：
（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；
（2）扬声器发出短暂声响；
（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；
（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
三、电路设计
3.1抢答电路的设计
抢答电路的功能有两个：
一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；
二是要使其他选手的按键操作无效。
选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图3-1所示：
图3.2.1抢答电路
其工作原理是：
当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q～1Q）全部为低电平。
显示器接地端为高电平，显示器灭灯；
74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下J5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。
此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。
当按下的键松开后，74LS148的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。
这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。
当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
3.2定时电路的设计
74LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码显示在数码管上。
74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30秒。
555芯片完成产生秒脉冲的功能。
工作过程为：
抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。
抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。
当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。
当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。
图3.2定时电路
3.3报警电路的设计
报警电路如图所示：
图3.3报警电路
报警电路的作用是当有选手抢答或者计时时间终了，点亮二极管、蜂鸣器发出声音。
3.4时序电路的设计
时序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。
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。
四、性能测试
4.1振荡电路的测试
图4.1振荡电路周期
表1电路测试数据表
R1值（kΩ）
R2值（kΩ）
C值（uF）
频率（Hz）
周期（s）
40
10
1
4.2抢答电路测试
图4.2抢答电路测试
4.3电路整体性能测试
图4.3整体电路测试
五、结论
1.接通电源，开关打到预置端，倒计时数码管显示30。
主持人拨动开关后，倒计时电路开始从30秒倒数，8路触点开关处于待命状态。
2.若有选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（1～8），倒计时电路停止计时。
同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。
3.若无选手按下所在开关（无抢答），倒计时电路停止计时。
同时二极管点亮、蜂鸣器发声。
六、性价比
本电路结构简单，使用元件器价格低廉，运行可靠，性价比较高。
七、课设体会及合理化建议
本次电子课程设计实习将理论与实践有机地结合，既考查了我对理论知识的掌握程度，反映了实际动手能力，更主要的是考查了我对知识的综合运用以及创新设计思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。
针对课设题目八路抢答器，一开始还没有头绪，不会运用所学知识进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所提供的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证试验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的经验。
同时也使自己认识到：
1.设计思路是整个设计的灵魂
拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。
只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键，，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。
翻阅各种资料，上网查询填补所需知识的空白是必要的。
2.调试
调试工作是个精细工作。
通过对芯片功能的检验，最后检查出问题所在。
当最后解决问题时，电路的正确是非常振奋，也很有成就感和满足感。
总之，在设计过程中学到了许多。
作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距，学要在今后的学习中又进一步的提高。
参考文献
【1】钱培怡.电子电路实验及课程设计.西安电子科技大学出版社.1992
【2】王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）.高等教育出版社.1999
【3】陈有卿.集成电路妙用巧用300例.人民邮电出版社.1999
【4】谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社.2000
【5】高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002
【6】赵保终.中国集成电路大全（TTL集成电路）.国防工业出版社
【7】周常森.电子电路计算机仿真技术.山东科学技出版社
附录I总电路图
附录II元件清单
序号
类型
数量
74LS279（RS锁存器）
2
74LS48（4线—7段译码驱动器）
3
74LS148（8线—3线优先编码器）
4
74LS192（十进制可逆计数器）
5
74LS83D（加法器）
6
74LS04（反相器）
7
74LS15（三输入与非门）
8
NE555
9
晶体管3DG130
七段数码管（共阴极）
11
B键（触发开关）
12
发光二极管
13
蜂鸣器
14
B键（输入开关）
15
排阻（180Ω）
16
电阻（1KΩ）
17
电阻（500Ω）
18
电阻（48KΩ）
19
电容（100nF）
20
电容（10nF）
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