数电课设——多路数字定时抢答器设计仿真与制作

课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信1406班指导教师：工作单位：信息工程学院题目:多路数字定时抢答器设计仿真与制作初始条件：本课程设计，要求用集成电路：74LSl48，74LS279，74LS48，74LSl92，NE555，74LS00，74LSl21和其它器件等，实现八路定时抢答功能。用蜂鸣器作声电器件，工作电源Vcc为+5V。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周内完成多路数字定时抢答器电路的设计、仿真、装配与调试。2、技术要求：①可同时供8名选手（或代表队）参赛，其编号分别是0到7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。②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，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。③抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0．5秒左右。④参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，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。⑤确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。3、查阅至少5篇近5年参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1）第1-2天，查阅相关资料，学习设计原理。2）第3-4天，方案选择和电路设计仿真。3）第4-5天，电路调试和设计说明书撰写。4）第6天，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要........................................................................11.绪论......................................................................22.设计的目的及要求..........................................................32.1设计目的.............................................................32.2功能要求.............................................................33.设计方案与原理............................................................44.电路设计..................................................................54.1单元电路设计.........................................................54.1.1抢答电路设计...................................................54.1.2定时电路设计...................................................84.1.3报警电路设计..................................................114.1.4控制电路设计..................................................134.2抢答器整体电路设计..................................................165.电路仿真.................................................................186.电路的焊接与调试.........................................................206.元件清单.................................................................227.心得体会.................................................................23参考文献...................................................................24附录.......................................................................25武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书1摘要本次设计采用74系列常用集成芯片和其它器件，完成多路数字定时抢答器的设计与制作。该抢答器具有抢答、定时、报警三个功能。当主持人将开关置于“清零”位置时，抢答器处于禁止状态，同时给定时器预设抢答时间。当主持人打开开关时，报警器发声提示抢答开始，抢答器处于工作状态，定时器开始在脉冲的触发下倒计时，如有选手在预设的抢答时间内按下抢答键，选手显示器显示选手编号，报警器发声提示有选手抢答；如无选手在预设的抢答时间内抢答，定时器倒计时至零，报警器发声提示抢答时间截止，并封锁抢答器。当选手抢答并回答完毕或定时器倒计时至零时，主持人控制开关至“清零”位置，电路回复禁止工作状态。关键词：抢答器，多路，定时，报警AbstractThisdesignuses74seriesofcommonintegratedchipsandotherdevices,completethedesignandmanufactureofmulti-channeldigitaltimingresponder.Theresponderhastheanswer,timing,alarmfunctionthree.Whenthemoderatorwillswitchundertheclearposition,theresponderintheforbiddenstate,alsomakesthetimerpresetviestoanswerfirsttime.Whenthehostwhentheswitchison,thealarmsoundpromptanswerinthebeginning,theresponderisinworkingstate,thetimerbeginsinthepulsetriggercountdown,ifplayersinthedefaultanswerintime,presstheanswerkey,playersdisplayshowcontestantnumbers,thealarmsoundshowcontestantviestoanswerfirst;ifnoplayerinthepresetviestoanswerfirsttimeviestoanswerfirst,timercountdowntozero,alarmsoundpromptanswerdeadline,andtheblockadeoftheresponder.Whenthecontestantviestoanswerfirstandanswercompleteortimercountdowntozero,thehostcontrolswitchtotheclearposition,acircuitbackworkdisabledstate.Keywords:responder,multiplex,timing,alarm武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书21.绪论抢答器是一种应用非常广泛的电子电器设备，在各种抢答场合，竞赛中，它能迅速客观地分辨出最先获得发言权的选手以及实现设定发言时间、记录分数等功能。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成，能通过发光管的指示辨认出选手号码，现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路，并增加了许多新的功能，如选手号码显示、抢答前或抢答后的计时、选手得分显示等功能。抢答器在生活中应用极其广泛，作为电工类的学生，理解抢答器的原理并制作抢答器，具有极高的现实意义。本次设计利用集成芯片设计出八路数字定时抢答器，抢答器具有抢答、定时、报警三个功能，满足在小型场合八人在预设时间内进行抢答的要求。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书32.设计的目的及要求2.1设计目的本课程设计的目的是用74系列集成电路和其它器件等设计并制作八路定时抢答器，并用蜂鸣器作声电器件。2.2功能要求1.可同时供8名选手（或代表队）参赛，其编号分别是0到7，各用一个抢答按钮按钮的编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。2.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，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。3.抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0．5秒左右。4.参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，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书43.设计方案与原理方案原理框图如下：图1方案原理框图工作原理：整个电路分为抢答电路、定时电路、报警电路、控制电路四个部分，由控制电路协调各功能电路之间的工作。接通电源后，主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器预设时间；主持人将开关打开，抢答器处于工作状态，定时器倒计时，扬声器给出声提示。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器完成四项工作：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；②扬声器发出短暂响声，提醒节目主持人注意；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；④控制电路使定时器停止工作，定时显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人再次将开关置于“清零”位置，系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时器倒计时至零，却没有选手抢答时，报警器报警，抢答电路封锁，禁止选手超时后抢答。方案有控制电路部分，能通过控制电路协调各功能电路工作。由上述可见，此方案能更好地满足设计要求，故本设计采用此方案。武汉理工大学《数字电子技术基础》课程设计说明书54.电路设计4.1单元电路设计4.1.1抢答电路设计抢答电路由优先编码器74LS148、锁存器74LS279、译码器74LS48等集成电路和按键开关、电阻、数码管组成，下面先说明集成电路的工作原理，再说明抢答电路的工作原理。1.集成电路工作原理（1）74LS148优先编码器工作原理74LS148