六人数字式竞赛抢答器

数字电子技术基础课程设计课题名称：六人数字式竞赛抢答器姓名：丁鑫烨王义胜苏世杰学号：班级：2009级11班指导教师：申利平重庆大学电气工程学院2011年6月目录一.概述..........................................................................................................................11.内容摘要..............................................................................................................12.设计内容及要求....................................................................................................23.总体方案系统框图................................................................................................2二.单元电路设计及其工作原理.......................................................................................32.时钟电路..............................................................................................................43.计时电路..............................................................................................................54.提示报警电路.......................................................................................................75.小组提示灯电路....................................................................................................76.计分电路..............................................................................................................8三.完整电路图(见附页)...................................................................................................8四.个人总结...................................................................................................................9原件清单.......................................................................................................................9参考文献.......................................................................................................................91电子技术课程设计报告——六人数字式竞赛抢答器一.概述1.内容摘要智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。在本次课程设计中，将主要设计一个供六人使用的定时抢答器。他要实现以下主要功能：（1）为6位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5；（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始，选手成绩加分与减分。（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，抢答成功后扬声器发出嘀嘟声提示，同时其他人再按对应按钮无效；（4）抢答器要有定时功能，一次抢答时间为30秒。当主持人启动“开始”键后，定时器自动计时，当计时30秒抢答时间到后停止，同时扬声器上发出短暂低频声响；（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效，则定时器停止工作，同时答题计时器开始工作（6）若在抢答时间内无选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答。（7）若抢答后选手答题的时间超过2分钟，则系统发出嘀嘟声提示答题结束。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；用控制电路和主持人开关启动计时与报警电路，以上两部分组成主体电路。通过抢答队伍编号锁存电路和数据分配电路实现对每组计分电路的控制，有主持人开关控制加减计分，以上构成拓展电路。利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器，即可轻松实现在6人或6个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。22.设计内容及要求在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时还可以设置记分、犯规及奖励记录等多种功能。该设计就是针对上述各种要求设计出的供6名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器。本题要求是：（1）．设计制作一个可容纳六组参赛的数字式抢答器，每组设计一个抢答按钮供抢答者使用。（2）．电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出“嘀－嘟”的双音音响持续2～3秒。此时，电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。（3）．设置记分电路。每组在开始时预置成100分，抢答后由主持人记分，答对一次加10分，否则减10分。（4）．设置定时电路。30秒时仍无人抢答，则报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。（5）．设置犯规电路。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。3.总体方案系统框图清零开始主持人抢答开关组别锁定第一信号鉴别组别显示(数码管管)组别显示(LED)窄脉冲形成稳压电源数字式智力竞赛抢答器原理框图计时器器犯规电路提示报警电路预置记分电路加分(主持人)减分(主持人)时钟电路3抢答器工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到”清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器置零；主持人将开关置拨至开始”状态，宣布”开始”，抢答器工作。抢答定时器30秒倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示等功能。如果再次抢答必须由主持人再次操作”清除”和”开始”状态开关。二.单元电路设计及其工作原理1.抢答电路VCC5VJ1Key=0R110kΩU174LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14~LT3~RBI5~BI/RBO4U274LS148NA09A17A26GS14D313D41D52D212D111D010D74D63EI5EO15U3A74LS279N1Q141Q27~1S12~1S23~1R11~1S36~1R25U3B74LS279N1Q141Q27~1S12~1S23~1R11~1S36~1R25R210kΩR310kΩR410kΩR510kΩR610kΩR710kΩVCC5VJ2Key=1J3Key=2J4Key=3J5Key=4J6Key=5J7Key=6VCC5V0303132333435VCCR8100Ω98101312110U4ABCDEFGCK23VCC5671234U5A74LS00N&U6A74LS279N1Q141Q27~1S12~1S23~1R11~1S36~1R25U6B74LS279N1Q141Q27~1S12~1S23~1R11~1S36~1R2518251415U7A74LS08N&U7B74LS08N&19正常抢答信号提前抢答信号162627清除/开始信号ABC计分组别输出提前抢答锁存正常抢答锁存J8Key=R21024提前抢答清零R34400ΩU71B74LS08N&2928VCC017抢答开始提示灯该电路完成两个主要功能：一是在主持人按下开始开关后，分辨出选手按键的先后，并有正常抢答锁存电路锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示该编号并禁止其他选手抢答，使其按键操作无效；正常抢答锁存提前抢答锁存4二是在主持人未按下开关时，若有人提前抢答则由提前抢答电路锁存提前抢答这的编号，同时译码显示器显示该编号，并输出提前抢答信号驱动报警电路报警。工作过程：开关S置于”清零”端时，输出清零信号(低电平，是电路中所有计数器的清零信号)，正常抢答锁存RS触发器的R端均为0，其4个触发器输出置0，使74LS148的，使之处于工作状态，此时提前抢答锁存RS触发器R端均为1，若此时有人按下抢答按钮，其组别编号将被提前锁存电路锁存同时由数码管显示，并输出提前抢答信号(高电平)。当开关S置于”开始”时(提前抢答锁存RS触发器的R端均为0,被清零)，输出抢答开始信号(高电平)，提示抢答开始的发光二级管发光，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按钮按下时（如按下S5），74LS148的输出010012YYY经RS锁存后输出101给74LS48，经译码数码管显示为”5”。此外，，经过锁存后输入1至74LS148的，使74LS148处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的,此时由于输入的仍为锁存后的信号为，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”端，然后再进行下一轮抢答。2.时钟电路U52LMC555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2VCC5VC110uFC210nFR2751kΩR2847kΩ248249VCC0247时钟电路为555构成的周期为1s的多谐振荡器，为整个计时电路提供时钟信号53.计时电路(1）抢答计时及扬声器计时电路1VCC5VU53A74LS00N&U53B74LS00N&U53C74LS00N&无人抢答信号U55A74LS08N&U5674LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10CLK2~CLR1~LOAD9U5774LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C5D6ENP7ENT10CLK2~CLR1~LOAD9清除/开始信号正常抢答信号提前抢答信号U63A74LS00D&U64A74LS02D=1U66B74LS00N&U89A74LS02D=1U90B74LS00N&414413412411284277267VCC02552542530252251250U5474LS160NQA14QB13QC12QD11RCO15A3B4C