抢答器电子课程设计解析.docx

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抢答器电子课程设计解析

综述1

1方案设计与分析2

1.1方案选择2

1.2芯片组成2

2电路设计框图及功能描述2

3单元电路设计3

3.1按键识别电路3

3.2显示电路4

3.3声音提示电路4

3.4脉冲发生电路5

4整体电路及仿真6

4.1电路原理6

4.2电路仿真7

4.2.1一号选手抢答7

4.2.2主持人复位8

4.2.3二号选手抢答9

4.2.4三号选手抢答9

4.2.5互锁功能10

心得体会11

参考文献12

综述

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，在这类比赛中于谁先谁后抢答，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现错误，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。

在本次设计中，将主要实现以下功能：

（1）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；

（2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答（3）抢答器要有显示的功能，抢答一组的灯亮，并且扬声器发声，同时驱动数码管显示该组代号。

1方案设计与分析

1.1方案选择

方案一；继电器抢答器。

继电器实现四人抢答设计，其电路要求相关方面知识过于简单，方案简而易行，但方案电路中存在许多不足，而且成本相对过高。

方案二：

模电抢答器。

模电实现四人抢答设计成本过高，控制精度不高，电路操作上存在弊端。

方案三：

TTL抢答器。

TTL数字电路实现四人抢答器设计针对性强、可靠性高，经济成本合理。

本设计米取方案三。

1.2芯片组成

74LS175为抢答的控制电路部分

74LS148编码器

74LS48驱动数码

NE555故脉冲发生部分

2电路设计框图及功能描述

根据任务要求，四人抢答器的逻辑框图如图2-1所示:

图2-1逻辑框图

3单元电路设计

3.1按键识别电路

电路如图3-1所示，该电路完成两个功能：

一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。

图3-1按键识别电路

其工作原理为：

当主持人控制开关处于清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。

当主持人将开关拨到开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和脉冲信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，Q

非端均为高电平，与门U2输出高电平在和脉冲信号与在一起给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，由于脉冲频率很高，瞬间就会有一个上升沿，使D触发器触发，Q非端输出低电平，经过与门后，将低电平给脉冲端，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。

这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

3.2显示电路

电路如图3-2（四个输入端连接Q非端）所示，用二极管的亮灭代表对应的选手是否抢答，同时驱动数码管显示该选手编号

图3-2显示电路

其工作原理为：

当没有人抢答时，Q非端输出高电平，二极管不会发光，优先编码器无有效电平输入，输出的高电平经非门输入到译码器中，数码管显示0当有人抢答时，对应的的Q非端输出低电平，二极管发光，优先编码器有有效电平输入，最后在数码管上会显示对应选手的编号。

3.3声音提示电路

电路如图3-3（输入端连接Q非端）所示：

其功能就是声音提示，当有人按

下抢答键时扬声器就会发出声响。

图3-3扬声器电路

其工作原理为：

当没有人抢答时，高电平输入与非门，扬声器不会响，只要有人抢答，就会有低电平输入与非门，与非门便会输出高电平使扬声器发出声响。

3.4脉冲发生电路

电路如图3-4所示，主要功能就是产生脉冲信号。

其工作原理为：

接通电源后，Vcc经RiR2给电容C充电。

由于电容上电压不能突变，电源刚接通时ucvVcc/3,所以555内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，即Rd=1,Sd=O,基本RS触发器置1,输出端Q为高电平。

此时Q=0，使内部放电管截止。

当uc上升到大于Vcc/3时，Rd=1，Sd=1，基本RS触发器状态不变，即输出端Q仍为高电平，当Vc上升到略大于2Vcc/3时，Rn=0,Sd=1，基本RS触发器置0,输出端Q为低电平。

这时Q=1，使内部放电管饱合导通。

于是电容c经R2和内部放电管放电，uc按指数规律减小。

当uc下降略小于Vcc/3时，内部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1,输出高电平。

这时，Q=0，内部放电管截止。

于是c结束放电并重新开始充电。

如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。

4整体电路及仿真

4.1电路原理

整体电路如图4-1所示

其工作原理为：

当主持人的复位端处于高电平即无效电平时抢答开始，四位选

手只要有一位按下抢答按键，其他选手的抢答信号将不被接收，74LS175中抢答选手对应的Q非端将输出低电平，所以经过与非门扬声器会收到高电平信号发出声响，同时4个Q非输出端信号进入编码器中的1到4引脚，因为编码器输

出低电平有效，所以编码后经过非门进入译码器驱动数码管显示对应选手编号

图4-1整体电路图

4.2电路仿真

4.2.1一号选手抢答

当一号选手按下抢答开关SW1时，仿真结果如图4-2-1所示

只有该选手对应的发光二极管D1亮，并且数码管显示数字1,同时扬声器发出声音。

图4-2-1一号选手抢答仿真图

4.2.2主持人复位

当主持人按下复位开关，仿真结果如图4-2-2所示

图4-2-2主持人复位仿真图

主持人按下复位开关后，扬声器停止发声，发光二极管D1瞬间熄灭，同时数

码管显示数字0代表无人抢答。

423二号选手抢答

当一号选手按下抢答开关SW2寸，仿真结果如图4-2-3所示

只有该选手对应的发光二极管D2亮，并且数码管显示数字2,同时扬声器发

出声音。

图4-2-3二号选手抢答仿真图

4.2.4三号选手抢答

当一号选手按下抢答开关SW3寸，仿真结果如图4-2-4所示

只有该选手对应的发光二极管D3亮，并且数码管显示数字3,同时扬声器发出声音。

图4-2-4三号选手抢答仿真图

425互锁功能

当四号选手抢答后，其他选手抢答均无效，仿真结果如图4-2-5所示

图4-2-5互锁功能仿真图

心得体会

课程设计终于完成，在这个过程中我遇到了很多困难，知识的缺乏，对画图和仿真软件的不熟悉等等，这其中得到了老师的很多帮助，同时也给我提供了一些材料。

这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，使我对TTL

等系列元器件以及其他集成电路有了一定的了解，平时课上的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以通过这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

刚拿到课程设计的题目，起初不知该从何下手，经过老师指导设计和对材料的讲解，再到图书馆和网上查找大量资料，才慢慢了解课程设计。

在资料和电脑前思考的过程是苦涩的，在图书馆中查找资料的过程是也是艰辛的，但当课程设计完成时，那感觉是舒服的，才真正理解到没有付出就不会有回报的真正含义，一份耕耘一份收获，有付出才会有回报，这个过程中我也学会了怎样去更有效地学习，怎样和他人共同完成任务，知道了团队精神的重要性，学会了怎样快速高效的搜集自己所需的资料。

其次，通过这次

课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。

而且，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次课程设计必将成为我学习生涯上一个非常美好的回忆！

只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

以后我会主动参加一些实践活动，进一步增强自己的动手能力。

这次课程设计获益匪浅，也得到了老师和同学的帮助，对大家表示感谢。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].第五版.北京：

高等教育出版社

[2]陈传虞.脉冲与数字电路[M].第二版.北京：

高等教育出版社

[3]熊耀辉.电子线路[M].高等教育出版社，2001

[4]王毓银.数字电路逻辑设计[M].高等教育出版社，1999

2006

1991

2000

[5]康华光.电子技术基础数字部分[M].第2版.高等教育出版社