数电课程设计.docx
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数电课程设计
数字电子技术课程设计
课题名称电子抢答器
所在院系机械电子工程学院
班级14自动化
（1）班
学号114040200114
姓名熊洋洋
指导老师曹利钢
时间2016.06.06——2016.06.18
景德镇陶瓷学院
数字电子技术课程设计任务书
班级：
14自动化
（1）班姓名：
熊洋洋指导教师：
曹利钢2016年06月06日
设计题目：
电子抢答器的设计
设计任务和要求
功能描述：
设计一个三人抢答器电路。
裁判员宣布抢答开始，当某一个人先于其他两人按下他面前的开关时，其前面的灯亮，并且蜂鸣器发出声音，其他两人按下在他们前面的开关无效。
裁判员按下复位开关时，所有灯灭，蜂鸣器停止发生。
设计成果
设计说明书一份
电路图一份
参考资料
教研室主任签字：
年月日
目录
数字电子技术课程设计1
1引言2
2系统总体方案及工作原理4
2.1系统总体方案4
2.2工作原理4
3单元电路原理设计5
3.1抢答控制电路5
3.2抢答器5
3.3清零装置............................................................................................................................5
3.4计时显示声响电路.............................................................................................................5
3.5振荡电路8
4总电路图设计9
5设计总结10
6元件清单列表11
7参考文献12
1引言
随着电子技术的发展，它在各个领域的运用也越来越广泛。
人们对它的认识也逐步加深，而电子抢答器正是电子技术的产物。
在竞争日益激烈的当今社会评选优胜知识类竞赛类的活动越来越多，而抢答器在竞赛中又是非常常见且不可或缺的装置，这对参赛选手抢答问题来说还是很公平的。
本次设计将主体电路分为了抢答按钮，抢答锁存，抢答显示三个部分。
抢答有效有声音提示并显示组别，由裁判员手动复位。
此抢答器操作方便，在很多的场所都可以使用，并给人的视觉效果非常好。
关键词：
抢答器；触发器；数字集成电路
2系统总体方案及工作原理
2.1系统总体方案
声响电路
根据功能要求，电子抢答器组成框图如下图所示
发光显示电路
抢答器
清零装置
振荡电路
抢答控制电路
图1
2.2工作原理
1、抢答器——是三人抢答计时器的核心。
当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二级管亮（或音响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。
2、抢答控制电路——由三个开关组成。
三名参赛者各控制一个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平或低电平。
3、清零装置——供比赛开始前裁判员使用。
它能保证比赛前触发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。
4、显示声响电路——比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器接受该信号，在封锁其他开关信号的同时，使该路的发光二极管发出亮光和蜂鸣器发出声响，以引起人们的注意。
6、振荡电路——它应该提供给抢答器、声响电路工作的控制脉冲。
3单元电路原理设计
3.1抢答控制电路
如总原理图所示，该系统有开关A、B、C，分别有三名参赛者控制。
常态时开关接地，比赛时，按下开关，使该端为高电平。
为实验方便，抢答开关也可以利用实验箱上电平输出开关。
拨动逻辑开关，相当于输出逻辑高低电平。
3.2抢答器
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2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。
3.3清零装置
为了保证电路正常工作，比赛开始前，裁判员都要将各触发器的状态统一清零。
本系统利用D触发器的异步复位端来实现清零功能。
由图5可以看出，该触发器的异步复位端为,低电平用一个开关J控制，正常比赛时，使，均处于高电平，用＝０实现复位功能。
3.4计时显示声响电路
计时电路采用倒计时方法，最大显示为99秒。
当裁判员给出“请回答”指令后，开始倒计时，当计时到“00”时可驱动声响电路发出声响。
倒计时器先用可预置数二－十进制同步可逆计数器（双时钟型）CC40192。
CC40192的功能表和外部引线排列分别如表1和图2所示：
表1
图2
图3是用两片CC40192组成的一百进制减法计数器电路。
由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CR=0，
=1，CP＋=1，CP－=CP。
可用CR端接电平开关来控制计时器的工作与否。
声响显示电路需要在两种情况下做出反应：
一种是当有参赛者按下抢答开关时，相应电路中的发光二极管亮，同时推动输出级的蜂鸣器发出声响；第二种情况是当裁判员给出“请回答”指令后，计时开始倒计时，若回答问题时间到达限定的时间，蜂鸣器发出声响。
显示电路由发光二极管与电阻串联而成，发光二极管正极接电源端，负极接D触发器的
端。
当某参赛者按下开关，该触发器接收该使其输出Q端的状态为高电平，相应的
端为低电平，就有电流流过发光二极管使它发亮。
计时系统的驱动显示电路选用BCD－7段锁存译码/驱动器CC4511和七段数码管组成。
声响电路由两分组成：
一是由门电路组成的控制电路，二是三级管驱动电路。
门控电路主要由或门组成，它的两个输入，一个来自抢答电路各触发器输出
的与非，它说明只要有一
为低电平，就使该与非门输出为高电平通过或门电路驱动蜂鸣器发声；另一个来自计时系统高位计数器的借位信号OB,它说明计时电路在99秒向98秒，97秒，…2 秒，1秒，0秒倒计时再向99秒转化时向高位借位给出一个负脉冲经反相器得到一个高电平。
这个高电平信号也能使蜂鸣器发声，为了保证电路的可靠工作，也可采用与非门构成的基本RS触发器驱动。
图3
3.5振荡电路
本系统需要产生三种频率的脉冲信号，一种是频率为1KHz的脉冲信号，用于声响电路；一种是频率为500KHz的脉冲信号，用于触发器CP信号。
第三种频率为1Hz信号用于计时电路。
以上电路可用555定时器组成，也可用石英晶体组成的振荡器经过分频率得到,1KHz的脉冲也可从实验箱上获得。
4总电路图设计
图4
5设计总结
“数电课程设计”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。
这虽然是我第一次接触课程设计，但还不是很熟悉，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。
6元件清单列表
序号
元器件名称
数量
1
电源
1
2
发光二极管
3
3
蜂鸣器
1
4
电阻
8
5
555定时器
1
6
开关
4
7
cc40192
3
8
三极管
1
9
锁存译码器
2
10
cc4013
2
11
d触发器
1
12
导线
若干
13
译码显示器
2
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.
[5]康华光，《电子技术基础（数字部分）》高等教育出版社
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