四人智力竞赛抢答器设计说明书.docx
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四人智力竞赛抢答器设计说明书
安徽科技学院
课程设计说明书
课程名称电子技术课程设计
目录
一.标题…………………………………………（3）
二.设计任务和要求…………………………….（3）
三.选用器材……………………………………..（4）
四.原理电路和程序设计……………………….（4）
五.电路和程序调试过程与结果………………（10）
六.总结………………….……………………….（11）
七.参考文献……………………………………..（11）
四人智力竞赛抢答器
一、设计题目
四人智力竞赛抢答器
二、设计任务与要求
1）设计任务
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。
选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。
2）设计要求
（1）4名选手编号为：
1，2，3，4。
各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。
（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
（4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。
参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续2秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（5）如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。
系统扬声器报警（音响持续2秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
（6）可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。
三、选用器材
NET系列数字电子技术试验系统
1.直流稳压电源
2.集成电路
74LS190,74LS48,CD4043,74LS112及门电路
3.显示器：
LC5011－11，CL002，发光二极管
4.拨码开关（8421码）
5.阻容元件，电位器
6.喇叭，开关等
四、原理电路和程序设计：
（1）方案比较；
电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。
当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。
主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。
电路系统结构如图13：
图13四人智智力竞赛抢答器原理图
（2）整体电路：
（3）单元电路设计；
1）以锁存器为中心的编码显示电路
抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。
若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。
其真值表3：
表3锁存编码真值表
锁存器输出
编码器输出
Q4
Q3
Q2
Q1
D
C
B
A
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
0
工作原理：
四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号。
当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答。
并停止计时。
将与非后的信号用于控制声音模块报警。
2）脉冲产生电路：
工作原理：
该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。
并以74LS160做10分频,产生10Hz和1Hz的脉冲信号。
3）倒计时显示电路：
该电路可采用十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。
工作原理：
由74LS190十进制计数器计数，其输出端驱动BCD数码器。
160的进位输出反相信号
进位信号和抢答信号控制1HzCP信号的输入，即计数到0时不会倒回9再计时，也控制计数到时抢答模块不许再抢答同时声音模块块报警。
190的MR接收抢答模块的信号，当抢答模块复位时190也复位。
4）音响电路：
由主持人、选手、倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始、选手抢答、倒计时到零时都能鸣叫。
（5）元件选择。
元件
电阻
电容
芯片
开关
其他
型号
1k
1.49k
10u
74LS175、74LS148、74LS190、74LS04、
555、
74LS20、74LS04、74LS11、
74LS02
蜂鸣器、共阴数码管、
数量
各1
2
各1
5
各1
五、电路和程序调试过程与结果：
1先将抢答模块接好先，这时的脉冲信号可以先接到实验装置上的10Hz信号，
接好线，测试可否正常抢答，1~4抢答开关断开时对应的LED是否显示正常，抢答后其他人能否抢答和复位是否正常。
2接上显示模块，测试可否显示对应组号，未抢答时和复位有无显示。
3接好脉冲信号模块，代替接到实验装置上的信号，测试是否有产生脉冲信号，是否可以使抢答模块正常工作。
4接上倒计时模块，将控制信号线连接好，测试能否计时，计时到时是否不会继续计时。
5抢答模块是否还能抢答，抢答后是否还计时及复位后计时是否重新计时。
6接上声音模块，测试抢答后及计时到时后是否有报警声。
7对整个电路的功能测试一遍。
六、总结
电子课程设计是本学期的第一门课程设计，我们选择的是四人智力竞赛抢答器的设计，这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，使我们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进一步的掌握。
七、参考文献
1．张海峰等编著《实用电子电路200例》机械工业出版社2005年。
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