CAD课程设计五路抢答器.docx
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CAD课程设计五路抢答器
广州大学松田学院
课程设计论文
课程名称：
电子工艺课程设计
设计选题：
抢答器
姓名：
学号：
09070201
专业班级：
09电气工程及其自动化
指导教师：
刘翠芳
2011年12月24日
摘要：
抢答器作为一种工具，已经广泛应用于机关学校、电视台等单位，是开展智力竞赛活动必不可少的设备，通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地判断出优先抢答者，本设计采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，以六路智能抢答器为基本概念，从实际应用出发，利用电子设计自动化技术，用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。
该抢答器的设计利用Multisimll完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、编码译码功能，应用效果良好。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。
1．五人参赛每人一个按钮，主持人一个按钮，按下就开始；
2．每人一个发光二极管，抢中者灯亮；
3．有人抢答时，喇叭响两秒钟；
4．答题时限为10秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间，0、9、8…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出两秒声响。
关键词：
五路抢答器,555定时器，74LS192
1.设计要求
1、设计一个五路的抢答器电路，要求抢答器满足以下条件：
系统设置复位按钮，按动后，开始抢答。
抢答开始时，数码管LD1显示序号0。
抢答后显示优先抢答者的序号，同时发出声响。
抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为9秒，当主持人启动“复位”开关后，定时器开始倒计时且在LD2上显示。
在设定的抢答时间内，选手可以抢答，数码管LD2上显示选手抢答的剩余时间，并保持到主持人按复位键。
当设定的时间到，而无人抢答时，报警器发出声音，并禁止抢答，LD2上显示0。
2.方案设计
用外部电源供电，通过7805稳压芯片（在电源部分），把电压稳定在+5V。
1秒脉冲利用NE555芯片（在555振荡器部分），连接成多谐振荡电路，输出的脉冲分别给选手、主持人、蜂鸣器工作。
选手开始抢答时，数码管从9，以周期为1s的脉冲进行倒计时，直到数码管显示为0（倒计时完毕），如果没有选手抢答问题，会触发蜂鸣器，同样以周期为1s的脉冲，鸣叫2次。
直到主持人按下抢答开始按钮，计数器才重新开始计数，数码管也从新开始倒计时。
如果在倒计时之间有选手抢答成功（按下抢答按钮），计数器停止计时，数码管恢复，并显示“0”，同时触发蜂鸣器鸣叫2次。
直到主持人按下抢答开始按钮。
3.单元电路设计、参数计算和器件选择
3．1单元电路设计
1.蜂鸣器触发部分
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，
2.数码管显示部分
74LS107为带清除端的两组J-K触发器，其中54/74107是主从触发，54/74LS107是下降沿触发
74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器
3.选手抢答部分
74LS30：
30为8输入端与非门，共有54/7430、54/74H30、54/74S30、54/74LS30四种线路
4.555振荡器
本电路设计使用555定时器，555定种双极型中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容。
元件和适当的电路连接，就可构成多谐振荡器。
该器件的电源电压为4.5V---18V，驱动电流也较大，并能提供与ttl,MOS电路相兼容的逻辑电平。
555定时器可以构成多谐振荡器。
3．2.参数计算
自激多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号图3-1所示为自激多谐振荡器电路和波形图。
。
电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。
调节RW或电容C，得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。
脉冲宽度计算公式：
Tw≈0.7（R1+RW+R2）C
振荡周期计算公式：
T≈0.7（R1+RW+2R2）C
经过计算可知R1为720k，R2为360k。
其中
，
，
3.3器件选择
图6整机电路图
4.电路的工作原理
1.原理图
2.PCB
5.总结
本次设计我选择的是五路抢答器的设计，这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，使我对与非门以及集成电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握。
完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，因为以前没有过类似的课程设计，所以起初不知该从何下手，后来仔细阅读设计的题目和要求，阅读设计指导书，再到图书馆和网上查找资料，总算是有点眉目了。
知道了如何下手，后面的工作就容易一些了，万事开头难啊，和同学们在一起，不明白的地方可以随时问，互相帮助，完成课程设计，这样的一段经历，或许是我在完成课程设计的同时，收获的一份财富。
我负责的是原理图的绘制，这要非常细心，又耐心的寻找相关的元器件，容不得出任何的差错，一错基本整个设计都不能完成，是完成整个设计的关键。
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，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识，学到了道理，学到了做人的道理。
团结就是力量，在做设计的过程中我们必须讲究团队精神，各施其职。
这样就能起到事半功倍的作用，毕竟一根筷子易折断，一个巴掌拍不响。
面对一个课题必须严肃而认真地对待，作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。
6.系统需要的元器件清单
表1元器件清单
名称
描述
描述
封装
LibRef
数量
蜂鸣器
BELL
bell
BELL
1
0.1uF
Capacitor
C1,C4
150PF
普通电容
2
470uF
Capacitor
C2
10UF
电解电容
1
10uF
Capacitor
C3,C6
10UF
电解电容
2
10000pF
Capacitor
C5
150PF
普通电容
1
LED
发光二极管
D1,D2,D3,D4,D5
LED
发光二极管
5
CON2
J1
SIP2
CON2
1
51K
电阻
R1
AXIAL0.3
RES
1
47K
电阻
R2
AXIAL0.3
RES
1
按钮
S1,S2,S3,S4,S5,S6
AN66
微动开关
6
78L05
稳压芯片
U1
78XX
78L05
1
NE555
U2
DIP-8
555
1
共阴极数码管
CP-SM410806
U3
0.5INCH-DISP
SM410806
1
74LS107
U4,U6,U7
DIP14
74LS107
3
74LS04
U5,U9
DIP14
74LS04
2
74LS30
U8
DIP14
74LS30
1
74LS74
U10
DIP14
74LS74
1
74LS02
U11,U14
DIP14
74LS02
2
74LS08
U12
DIP14
74LS08
1
74LS192
U13,U16
DIP16
74LS192
2
74LS48
U17
DIP16
74LS48
1
参考文献
[1].《数字电子技术》杨志忠主编；高等教育出版社。
[2].《PROTEL99SE原理图与PCB及仿真》清源计算机工作室编；机械工业出版社。
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