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课程设计论文doc
安康学院
电子技术课程设计报告书
课题名称：
智力竞赛抢答器的设计
姓名：
刘玲
学号：
0828024057
院系：
电子与信息工程系
专业：
电子信息工程
指导教师：
王庆春
时间：
2010年6月
一、设计任务及要求：
1、设计任务：
设计一个8名选手参加的智力竞赛抢答器电路。
2、要求：
1、抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0~S7表示。
2、设置一个控制系统清零和抢答的开关S，该开关由主持人控制。
3、抢答器具有锁存与显示第一个抢答者的编号并禁止其他选手抢答的功能。
4、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒），若在此时间内无人抢答，当次抢答就无效，并禁止选手抢答。
5、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示
上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
指导教师签名：
年月日
二、指导教师评语：
指导教师签名：
年月日
三、成绩评定：
指导教师签名：
年月日
四、系部意见：
系部盖章：
年月日
设计项目成绩评定表
设计报告书目录
一、设计任务1
二、设计思路1
三、设计过程1
3.1、系统方案论证1
3.2、模块电路设计2
四、系统调试与结果5
五、主要元器件与设备5
六、课程设计心得与结语5
6.1、设计心得5
6.2、结语6
七、参考文献6
一、设计任务
1、八名选手参加比赛，编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，每人一个抢答按钮。
2、节目主持人。
用开关控制系统的清零和抢答开始。
3、抢答器具有锁存和显示第一个抢答者的编号并禁止其他选手抢答的功能。
4、抢答器在主持人启动后开始抢答，具有30秒倒计时的功，在30秒内抢答有效，停止计时并显示抢答时刻。
5、30秒内无人抢答是，本次抢答无效，并禁止选手抢答。
二、设计思路
1、设计抢答器电路。
2、设计秒脉冲产生电路。
3、定时器。
4、设计报警电路。
三、设计过程
3.1、系统方案论证
数字抢答器总体方框图如图1所示。
其工作原理为：
按功能要求，抢答器电路应该由抢答电路、控制电路、锁存电路、译码显示电路、定时电路和报警电路等几部分组成。
其原理框图见图1。
其中抢答电路的作用是在外加信号的控制下对抢答者的输入信号进行编码，编码后经锁存电路锁存并送译码显示电路显示出抢答者的编号。
另外，优先编码器的优先扩展输出端还可作为定时电路的控制信号，即当一个抢答者在30秒内按下抢答按钮时，则其余人的抢答输入将无效，并且秒计数器也随之停止计数。
这样，当主持人按下开始按钮时，外部清除/起始信号进入门控电路，产生编码选通信号，使编码器开始工作，等待数据输入。
此时一旦抢答者按下按钮，则产生低电平信号立即被优先编码器编码。
与此同时，将编码器的优先扩展端输出端引回门控电路，使门控电路的输出反相，优先编码电路被禁止工作，直到主持人再次按下开始按钮才进入下一次抢答。
3.2、模块电路设计
3.2.1抢答器电路如图2所示。
图2抢答电路
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；二是禁止其他选手按键操作无效。
工作过程：
开关S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S5），74LS148的输出
经RS锁存后，1Q=1，
=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。
此外，1Q＝１，使74LS148
＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时，74LS148的
此时由于仍为1Q＝１，使
＝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Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
3.2.2秒脉冲产生电路
秒脉冲产生电路采用555定时器来实现。
555定时器是一种多用途集成电路，应用相当广泛，通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和多谐振荡器。
利用555定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阈值输入端TH和触发器输入端TR相连并对地接电容C，对电源VDD接电阻R1和R2接DIS端就可以了。
由555定时器构成的秒脉冲产生电路如图所示。
多谐振荡器的震荡周期为：
T=0.7（R1+2R2）C=0.7（47+2*47）*103*10*10-6=978ms
图3秒脉冲产生电路
图3秒脉冲产生电路
图4定时器电路
3.2.3定时器电路
定时器的功能是完成30秒倒计时并显示第一个抢答者按下按钮的时刻，计数器由两片74HC192级联而成，计数器的输出送译码显示电路。
具体连接电路见图3所示。
有图可知，个位计数器D3D2D1D0=0000,十位计数器D3D2D1D0=0011,减计数器CP由个位的CPD端输入，个位计数器的借位输出端BO和十位计数器的CPD端相连，两片75HC192的CR端相连并接地，构成30进制的减法计数器。
当主持人控制的开关S打在清零档时，计数器置30秒。
当S打到开始档时，则可进行抢答。
3.2.4报警电路
YS
a端为0时，二极管发光
a端为1时，二极管熄灭
a
图5报警电路
四、系统调试与结果
1、组装调试抢答器电路。
2、可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。
当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。
3、调试报警电路。
4、定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。
然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。
五、主要元器件与设备
数字电路实验箱或EDA软件QuartusⅡ
集成电路74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，
74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。
电阻510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，
100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。
电容0.1uF—1只，10uF—2只，100uF—1只。
三极管3DG12—1只。
其它发光二极管—2只，共阳极显示器—3只。
六、课程设计心得与结语
6.1、设计心得
通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的基本程序，及很多电路元件的功能。
也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路应该先弄清目的与原理，各元件的功能，然后用multisim进行仿真在接线时，注意各引脚的接法，及有些元件的替换，经过多次修改与调试，仿真成功之后再实际接线，但是最后的成品却不一定与仿真时一成不变，因为，在实际接线中有着很多必然的条件约束。
而且，在仿真中可能无法成功的电路接法，在实际中基于芯片本身的特性有可能会成功。
所以，在设计时应考虑到两者的差异，从中找出最合理的设计方案。
此外，本实验也可通过EDA软件Multisim10实现。
通过这次实验学习，我对抢答器的功能，设计原理等有了很深的认识，对电子仿真设计有了些新的了解与突破。
6.2、结语
通过此次的课程设计，自己动手制作出了智力竞赛抢答器，通过查资料设计出了各部分电路，了解到了此智力竞赛抢答器的设计原理及功能运作，并了解了其构成及各元件的用法及功能。
提高了自己的动手能力，让我学会了理论知识与实践知识的结合。
七、参考文献
[1]杨志忠.电子技术课程设计.北京：
机械工业出版社，2008年；
[2]彭华林等编.数字电子技术.长沙：
湖南大学出版社，2004年；
[3]马义忠等编.数字电路逻辑设计.北京：
人民邮电出版社出版社，2007年；
[4]阎石.数字电子技术基础.北京：
高等教育出版社，2001年；
[5]赵春华、张学军.电子技术基础仿真实验.北京：
机械工业出版社出版社，2007年。
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