九路抢答器

--1--信息与电子工程学院《数字电子技术基础》————课程设计题目：___________专业：_________班级：姓名：学号：指导老师:日期:______--2--目录一、设计概述......................................................................................-3-二、设计目的......................................................................................-3-三、设计要求......................................................................................-3-四、基本工作原理..............................................................................-3-五、电路原理、电路图。..................................................................-4-六、硬件制作与调试..........................................................................-7-七、设计小结......................................................................................-8-八、元件清单......................................................................................-8-九、参考书籍......................................................................................-8-十、附录...............................................................................................-9---3--前言数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将电路的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警器电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。更具实用性。一、设计概述智力竞赛抢答器，是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是首先抢答者发出抢答信号，抢答器响应后，其它参赛者后发出的抢答信号失去作用，由主持人将抢答器电路复位后，才能处于待答状态，由主持人宣布抢答开始，各个参赛队才能开始抢答。二、设计目的1、认识基本逻辑门电路的功能，及使用方法。2、掌握译码器、编码器的工作原理和特点。3、掌握译码的逻辑功能，了解常用集成译码器件的使用方法。5、验证组合逻辑电路的逻辑功能，与设计方法，实现组合逻辑电路设计的理论与实际相结合。6、掌握计数器的功能及使用方法。三、设计要求1、设计一个可供9个参赛者比赛的抢答器。2、设置1个系统清除和抢答控制开关，该开关有主持人控制。3、用LED数码显示器显示抢答成功者的编号，同时扬声器发出提示声音。4、抢答的时间设定为9s,当主持人宣布抢答开始，计时器开始以秒为单位进行减法计数，同时扬声器有短暂的声响提示。5、在抢答时间内，选手抢答成功，这是计时器停止工作，显示器上显示参赛者的编号，保持到主持人按复位键为止。6、当规定的时间到，仍无人抢答时，本次抢答无效，扬声器报警发出声音，并禁止抢答，计时器上显示“0”。四、基本工作原理接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止使用状态，抢答显示器显示“0”，及时显示器显示“0”；主持人就按那个开关置“开始”状态，并宣布抢答开始，扬声器发出提示音；计时显示器显示“9”，代表倒计时时间为9s内抢答，而后进入倒计时--4--状态，时间显示依次为9、8、7、6……0，各个参赛队必需在9s内抢答，当倒计时显示为0，表示时间到，此时抢答输入无效。在有效抢答时间内，参赛者抢答成功后，其编号一直在抢答显示器上显示，直到主持人将系统清零为止。、设计原理框图方案论证方案一：74LS148加CD4068做抢答电路，用两片74LS161及74HC00与非门构成30进制计数器，用直接清零的方法。用开关控制脉冲用7474控制显示。方案二：CD4511加CD4068抢答电路。74LS192和CD4511各两个做9秒限时电路，555构成声响电路和脉冲产生电路。用2个555，两个74LS175，2个CD4511译码管，2个共阴LED数码管，1个基本4068触发器，若干个二极管，若干个电阻，按钮，电解电容，发光二极管等等。综上所述，对比方案一及方案二虽然基本都能够实现设计要求，但是方案一电路过于复杂，元件价格较贵。所以我选用方案二，该电路简单易懂，而且功能较多，价格低廉。所以采用此电路。五、电路原理、电路图。1、电路原理：在接通电源时，拨动下开关进行复位，此时计数器和抢答器同时被清0，接着脉冲发生电路开始工作，计时器开始计时，该电路完成两个功能：--5--1.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2.禁止其他选手按键操作。2电路图：（一）、抢答电路：本部分电路由译码器4511直接驱动七段共阴数码管组成，三极管作为增强CD4068的11、12脚的电流，使4068正常工作。当13为高电平的时候4511进行锁存。（二）、定时部分及显示电路。74LS192为十进制同步加/减计数器，可预置时间为9s，即D3D2D1D0==1001，对应的十进制数位9，计数器的时钟脉冲电路有秒脉冲电路提供，从CPD端输入，显示电路可以采用74LS48或CD4511与数码显示器构成。主持人使SW2开关闭合，计数由9开始递减，当递减到0时，13脚输出一个低电平，将其变换为高电平脉冲信号后，可用于控制声响电路发出提示音，抢答显示电路复位清零等。--6--(三)、555构成声响电路电路的功能：为抢答成功，比赛开始，计时时间到产生提示音如图3所示、由555集成电路构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，周期T=0.7（R1+2R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器响声。当555集成电路的4脚外加的控制信号为高电平时，多谐振荡器的工作在3脚输出脉冲信号，扬声器发出提示音，反之多谐振荡器停振。--7--（四）、电路的控制。本电路由555构成振荡器由3脚输出使74LS182处于正常工作状态。时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：1、将控制开关拨到开始位置时，抢答电路和定时电路进行正常抢答工作状态。2、当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作。3、当设定的抢答时间到，无人抢答时，同时抢答电路和定时电路停止工作。六、硬件制作与调试制作过程：1.首先，大概的把电路图个元件布局下，以减少跳线，设计出一个电路框架结构图。2.根据设计的电路框架结构图，在限有的电路板进行合理的排布。依据设计原理对照元器件参数合理的连接。其中用万用表，选择二极管档位对七段数码管测量，找出各个引脚。焊接时尽可能保证一次焊接，不能直接焊接点进行线路跳焊。完成后用万能表测有关元件是否有损换。调试过程：首先对各个元件进行检测，保证元件完好，减少元件不良带来的各种麻烦。刚开始电路的计时部分电路数码显示管不管怎么工作都处于零，通过检查电路发现电路有虚焊现象，其中的一条电源线没接好。在硬件调整过程中，由于一个焊点太大的，导致两个焊点有一点短路现象，出现了抢答时间出现了乱码，经过检查电路，解决了这个问题。--8--七、设计小结通过此次试验，深刻感受到了科学的魅力与科学一丝不苟的精神。通过这次试验，让我更清楚芯片个管脚电压、电流等参数的重要性，更好的掌握了各芯片的作用和使用方法。更使我加深了对本章知识的结合与巩固，从而能使我在今后的学习中更好的抓住重点，理解专业上的知识，解决相应的问题；其次，大大提高了自己的动手能力和试验分析，处理能力，并增强了与同学之间的团队协作精神。最重要的是，这次试验之后，我深刻感受到了自身知识的缺乏，但是，我找到了对这门学科的兴趣，希望老师在今后的学习中能给予更多的指导。八、元件清单名称型号数量(个)电阻10K4电阻15K2电阻68K2电阻2001电阻5102电阻100K1电阻2K1电容0.1uF3电容10uF1电容100uF1三级管90132二级管1N414811按钮10共阴级数码显示器2喇叭8欧1集成块CD45112集成块74LS1921集成块5552集成块40681九、参考书籍1、《电子技术基础数字部分(第四版)》高等教育出版社2003年主编：康华光2、《数字电路与逻辑设计》清华大学出版社主编：罗中华3、《数字电子技术基础》第一版科技出版社2008年主编：潘明、潘松--9--十、附录下图是按下第二组抢答按钮且倒计时时间完后的实物图。