課程設(shè)計(jì)-8路智力競賽搶答器.doc

8路智力競賽搶答器概述 電路選用優(yōu)先編碼器 74ls148 、鎖存器 74ls373 、74ls48譯碼和一個(gè)7段數(shù)碼管組成搶答顯示電路；定時(shí)顯示主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74ls192減法計(jì)數(shù)電路、和2個(gè)4段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成；由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路。接通電源后，主持人將開關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置;開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關(guān)。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 學(xué)習(xí)譯碼器、編碼器、三極管和二極管等的應(yīng)用。（2） 了解數(shù)字電路實(shí)訓(xùn)、調(diào)試及故障檢測、排出的原理和方法。（3） 8路智力競賽搶答電路的原理。二、功能要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)智力競賽搶答器，可同時(shí)供8個(gè)代表隊(duì)參加比與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，他們的編號(hào)分別為0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個(gè)搶答鍵。2、給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能。搶答開始后，若有選手按動(dòng)搶答鍵，編號(hào)立即鎖存，并在led數(shù)碼管上顯示選手的編號(hào)，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸出電路，禁止其它選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。4、搶答器具有定時(shí)搶答的功能，且一次搶答的時(shí)間可以由主持人設(shè)定（如30s）。當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，要求定時(shí)器立即進(jìn)行減計(jì)時(shí)，并用顯示器進(jìn)行顯示，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)時(shí)間為0.5s左右。5、參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答時(shí)，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。6、如果定格時(shí)搶答的時(shí)間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統(tǒng)進(jìn)行短暫的報(bào)警，并封鎖輸出電路，禁止選手超時(shí)后搶答，定時(shí)顯示器顯示00。 三、主要元器件集成電路：74ls148、74ls279、74ls00、74ls121各1片，74ls48 3片，74ls192、ne555 各2片。三極管：3dg12 1只。發(fā)光二極管：2只。共陰極顯示器：3只。 四搶答器的原理框架：（如下：）五電路的分析與設(shè)計(jì)：.電路設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)原理如下：（）功能:1.分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示譯碼電路用；2.要使其他選手按鍵操作無效。（2）.設(shè)計(jì)中選用優(yōu)先編碼器74ls148、rs鎖存器、譯碼器7448組成搶答電路。（3）.電路的工作原理:控制開關(guān)置于清零時(shí),rs觸發(fā)器的端為低電平,輸出q4-q1全為低電平。此時(shí)7448的bi=1,顯示器燈滅:74ls138選通st=1,74ls138處于工作狀態(tài),而鎖存器不工作。當(dāng)開關(guān)置于開始位置時(shí),優(yōu)先編碼器和鎖存器同時(shí)處于工作狀態(tài),選手按搶答時(shí),如五號(hào)選手優(yōu)先按五鍵,則74ls138輸出y2y1y0=010,yex=0,經(jīng)rs鎖存后,q1=1,bi=0,7448工作,q4q3q2=101,經(jīng)7448驅(qū)動(dòng)譯碼后,顯示器顯示數(shù)字5。q1=1使74ls138為高電平。即74ls138禁止工作，封鎖其他按鍵輸入，當(dāng)按下的按鍵松開后，74ls138仍處于工作狀態(tài)，其他按鍵的輸入信號(hào)不被接受，就保證搶答者的優(yōu)先性和搶答電路的準(zhǔn)確性。1）搶答電路如下：2）定時(shí)電路設(shè)計(jì)：主持人設(shè)置搶答時(shí)間，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供，可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步可逆，計(jì)數(shù)器74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)，倒計(jì)時(shí)到零時(shí)，定時(shí)電路輸出低電平有效的定時(shí)到信號(hào)。電路如下：3）報(bào)警電路設(shè)計(jì)：由555定時(shí)器和三級(jí)管構(gòu)成報(bào)警電路如下:(555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率，輸出經(jīng)三級(jí)管推動(dòng)揚(yáng)聲器，pr為控制信號(hào)，當(dāng)pr為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之停振)。4）控制電路設(shè)計(jì)：功能如下：1. 主持人將控制開關(guān)撥到開始位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入搶答狀態(tài)。2. 當(dāng)搶答者按下?lián)尨疰I時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。3. 當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到而無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。電路如下：六電路用得到的器件如下：表4-1 元器件清單表元件序號(hào)型號(hào)數(shù)量備注s1-s7button8彈片開關(guān)r1-r8res.ieee8電阻u174ls3731鎖存器u274ls1481優(yōu)先編碼器u474ls045反向器u374ls481譯碼器a7seg-digital1七段數(shù)碼顯示管b7seg-bcd2bcd數(shù)碼顯示管u9or_24或門u574ls1922十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器u75552單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器sw1sw-spdt1單刀雙置開關(guān)u8and_21與門u9nor_61或非門u12nand_81與非門r13res.ieee1電阻r14res.ieee1電阻c4audio330n1電容c5audio330n1電容caudio330n1電容q1npn1三極管ls1speaker1蜂鳴器七器件說明：1.555定時(shí)器555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生于變換電路。他也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖和引腳排列圖分別如下： 555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖和引腳排列圖它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)rs觸發(fā)器，一個(gè)放電管t及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓vcc/3和2vcc/3。555定時(shí)器的主要功能由兩個(gè)比較器決定。八、結(jié)論 我們所設(shè)計(jì)的搶答器是一種比較簡易的搶答器，沒有使用特別多的，復(fù)雜的元器件。它的特點(diǎn)是電路簡單、制作方便、操作簡單、方便、性能可靠，實(shí)用于多種智力競賽活動(dòng)。本搶答器的電路主要有四部分組成：搶答器和顯示電路、時(shí)序控制電路、報(bào)警電路以及定時(shí)電路。本作品可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能： 1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規(guī)則。 2、具有定時(shí)功能，在30秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對(duì)本題棄權(quán)。 3、30秒時(shí)仍無人搶答其報(bào)警電路工作表示搶答時(shí)間耗盡并禁止搶答。此搶答器還需要改進(jìn)的地方：1、搶答器的編號(hào)與顯示可以改進(jìn)為“1-8”，這樣才比較符合現(xiàn)實(shí)情況。2、定時(shí)電路的時(shí)