智力竞赛抢答器设计.docx

1、智力竞赛抢答器设计吉林建筑大学电气与电子信息工程学院数字电子技术课程设计报告设计题目： 智力竞赛抢答器设计 专业班级： 电气 112班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 教师评语：成绩 评阅教师 日期 抢答器设计报告一、 设计任务及要求1. 可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的标号分别是I0 - I7按钮，按钮的编号分别与选手的编号相对应，分别是S0- S7。2. 给节目主持人设置一个控制开关S，用来控制系统的清零和抢答的开始。3. 抢答器具有数据锁存和显示功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号便立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此时，输入回路封锁，禁止其

2、他选手抢答。优先抢答的选手的编号一直保持到主持人将系统清零时为止。4. 定时抢答的功能，一次抢答的时间可由主持人设定（如30秒）主持人启动“开始”键后，定时器立即减时，并用显示器显示剩余秒数。二、 设计的作用、目的数字电子技术课程设计是重要的实践性教学环节，同数字电子技术理论讲授课程有密不可分的关系，起着相辅相成的作用，也是在数字电子技术实验课的基础上，进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程，培养,启发学生的创造性思维，进一步理解数字系统的概念，掌握小型数字系统的设计方法，掌握查阅有关资料的技能。三、 设计过程1.方案设计与论证采用74LS148来实现抢答器的选号，采用了74LS279芯

3、片实现对号码的锁存，采用了74LS192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时，采用了74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。2.单元电路设计和元器件的选择2.1抢答电路的设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图21 图21其工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入

4、端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。2.2定时电路的设计74LS48的7，6，2，

5、3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码 显示在数码管上。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能

6、。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。 图222.3报警电路的设计由555定时器和三极管构成的报警电路如图2-3所示： 图23其中555构成多谐振荡器，振荡频率为：f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振不再工作。由555 芯片构成多谐振荡电路 ,555 的输出信号再经三极管放大 ,从而推动扬声器发声 控制电路包括时序和报警两个电路 ,如图所示。控制电路需具有以下几个功能。 主持人闭合开关扬声器发声 ,多路抢答器

7、电路和计时电路进入正常状态; 参赛者按键时 ,扬声器发声 ,抢答电路和计时电路停止工作; 抢答时间到 ,无人抢答 ,扬声器发声 ,抢答电路和计时电路停止工作由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CR=0，PE非=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，计时器开始倒计时，若回答问题时间到达限定的时间，蜂鸣器发出声响。声响电路由两部分组成：一是由门电路组成的控制电路，二是三极管驱动电

8、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Q非的与非，他说明只要有一Q非为低电平，就使该与非门输出为高电平通过或门电路驱动蜂鸣发生器；另一个来自计时系统高位计数器的借位信号QB，它说明计时电路在30秒向29秒，28秒，2秒，1秒，0秒倒计时再向30秒转化时向高位借位时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。 四、 心得体会及建议 通过此次的八路抢答器课程设计，无疑的一点：我学到了很多。早在大一的时候我就在问自己我学电路分析究竟拿来干什么，学数字电子技术基础拿来干什么，都埋头苦干在书本上，一点兴趣都没有，一点趣味都没有，以至于花了时间在课

9、本上，却没让自己得到更多的收获。可这次不一样了，我对专业的兴趣来了，我对专业的热情燃烧了，此次的数字八路抢答器课程设计就是我对专业热情燃烧的导火线。通过此次的八路抢答器课程设计，不仅让我对专业重新了解，也让我在其中学到了很多，从理论学习到实践学习，其理论、实践的完美结合更让我知道了电子信息工程的本质。通过本次课程设计,我明白了一个道理:无论做什么事情,都必需养成严谨,认真,善思的工作作风.我这毕业设计由于我采用的是数字电路来实现的,所以电路较复杂,但是容易理解.每一部分我都能理解并且能有多种设计方法.我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更

10、重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。最后在实现多功能八路抢答器的各相功能，都达到了预期的结果，并且很美观。没有最好，只有更好。我相信通过这一次的课程设计之后，我以后会更加努力，用严谨的科学态度去面对一切。克服困难，战胜自我，超越自我。五、附录附录一：元件清单序号类型数量174LS279（RS锁存器）

11、1274LS48（4线7段译码驱动器）3374LS148（8线3线优先编码器）1474LS192（十进制可逆计数器）2574LS121（单稳态触发器）1674LS00（二输入与非门）2774LS20（四输入与非门）28NE55529晶体管3DG130110七段数码管（共阴极）111B键（触发开关）912发光二极管113扬声器114B键（输入开关）815电阻（510）216电阻（1K）217电阻（10K）918电阻（15K）219电阻（68K）220电容（0.01F） 221电容（0.1F）222电容（10F）223电容（100F）2附录二：74LS148的引脚图和逻辑功能表附录三： 74LS2

12、79的逻辑功能表和引脚图附录四： 74LS192的逻辑功能表和引脚图74LS192芯片的引脚图附录五：总电路原理图注：CTR为74LS279的1Q六、参考文献1阎石 数字电子技术基础（第五版）北京：高等教育出版社.20062张克农 数字电子技术基础北京：高等教育出版社.20033赵淑范等 电子技术实验于课程设计北京：清华大学出版社.20064陈光明等 电子技术课程设计与综合实训北京：北京航空航天大学出版社.20075李银华等 电子线路设计指导北京：北京航空航天大学出版社.20056黄智伟 全国大学生电子设计竞赛制作实训 北京：北京航空航天大学出版社.2007.8 7杨志忠 数字电子技术基础北京：高等教育出版社.20048彭介华 电子设计课程设计指导北京：高等教育出版社.20049路勇 电子电路实验及仿真北京：清华大学出版社.2004