八路數(shù)字搶答器

1、八路數(shù)字搶答器摘 要：此次課程設(shè)計設(shè)計出的八路數(shù)字搶答電路具有倒計時功能，優(yōu)先編碼功能，顯示功能，搶答報警功能，搶答成功提示功能等。 可作為學校智力競賽，單位娛樂活動，電視節(jié)目的首選電路，避免了人為失誤的出現(xiàn)，方便實用。關(guān)鍵詞： 搶答器 優(yōu)先編碼 倒計時 報警 顯示1 引言工廠、學校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。在我校舉行的各種競賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。為解決這個問題，我們小組準備就本次大賽的機會制作一個低成本但又能滿足學校需要的八路數(shù)顯搶答器。本課

2、程設(shè)計是“模擬電子技術(shù)”與“數(shù)字電子技術(shù)”兩門課程的綜合課程設(shè)計。 2 總體設(shè)計方案2.1總體設(shè)計圖提前搶答主持人控制開關(guān)成功搶答優(yōu)先編碼電路鎖存顯示譯碼秒脈沖產(chǎn)生電路控制電路倒計時電路搶答電路報警兩次報警一次譯碼顯示提前搶答成功搶答圖1 總體設(shè)計框圖2.2 設(shè)計思路八路搶答器的組成框圖如圖1所示。其工作過程是：接通電源，開關(guān)置于“清除”位置。倒計時電路處于禁止工作狀態(tài)，倒計時牌無顯示，與搶答器相連的編號顯示器也無顯示。選手在聽到報警提示后才能開始搶答，否則被判為“犯規(guī)”。當節(jié)目主持人將開關(guān)撥到“開始”位置后，倒計時將從“9”開始倒計時，至“0”發(fā)出一聲短暫警報。若期間有選手搶答，優(yōu)先編碼電路

3、立即分辨出搶答者的編號；同時報警電路連續(xù)短暫報警兩次，即宣告該選手犯規(guī)。若之后有選手搶答，同樣，優(yōu)先編碼器立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存電路鎖存，譯碼電路顯示，并發(fā)出一聲短暫報警，即宣告搶答成功，同時封鎖優(yōu)先編碼電路，從而保證搶答者的優(yōu)先性。3設(shè)計組成及原理分析3.1搶答電路工作原理與分析3.1.1 搶答電路所用元器件優(yōu)先編碼器74HC4511一塊；譯碼器CD4532一塊；SR鎖存器74LS47一塊;七段數(shù)碼管一塊；10K電阻9只等。3.1.2 搶答電路工作原理搶答電路功能有兩個。一是分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼電路用；二是向報警電路提供驅(qū)動信號使其報警。其電路組成

4、如圖2所示。圖2 搶答電路圖 工作原理：當主持人將控制開關(guān)置于“清除”位置時。RS鎖存器R端為高電平，S端為低電平，其Q端輸出均為低電平。于是74HC4511的BI=0,顯示器無顯示；當主持人將開關(guān)撥到“開始”時，鎖存器的R端、S端均為低電平，其Q端仍保持低電平不變，顯示器仍無顯示。當有選手按下按鈕（如按S6）時，CD4532的輸出Q2Q1Q0=110，GS=1，經(jīng)RS鎖存器后BI=1，74HC4511處于工作狀態(tài)，此時鎖存器的IC（1），IC（2），IC（3）的Q端輸出分別為1、1、0，經(jīng)74HC4511譯碼后，顯示器顯示“6”，同時IC（4）的Q端的高電平經(jīng)非門送入CD4532的輸入使能端

5、EI，使得EI=0，于是CD4532處于禁止工作狀態(tài)，封鎖其他按鈕的輸入。當按下的按鈕松開后，CD4532的輸出GS為低電平但由于IC（4）的Q端輸出為高電平，所以搶答器持續(xù)顯示搶答者的號碼，同時CD4532處于禁止工作狀態(tài)，其他按鈕的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。若有人搶答，電路同樣可以顯示其號碼，此時主持人可以操作控制開關(guān)S使搶答電路復位，以便再次搶答。3.2倒計時電路工作原理與分析3.2.1 倒計時電路所用器件十進制同步加/減計數(shù)器74L192一塊；譯碼器74HC4511一塊；七段數(shù)碼管一塊；1K電阻兩只；時鐘脈沖發(fā)生器一個。3.2.2 倒計時電路工作

6、原理此電路實現(xiàn)的是“十秒倒計時”功能，當主持人按下開關(guān)后，電路由“9”開始倒計時，至“0”發(fā)出警報信號，宣告搶答開始，選手開始搶答；此前搶答的，判為“犯規(guī)”，其電路組成如圖3所示。圖3 倒計時電路工作原理：主持人按下開關(guān)前，LD接低電平，數(shù)據(jù)預置端得到預置電平1001；主持人按下開關(guān)后，LD接高電平，74LS192開始隨時鐘脈沖進行倒計時。倒計至“0”，給出報警信號，BO由“1”變?yōu)椤?”。3.3報警電路工作原理與分析3.3.1報警電路所用器件“555”定時器一塊；15K電阻，68K電阻，510K電阻各一只，3G310NPN管一只，揚聲器一只等。3.3.2報警電路工作原理該電路完成功能主要有三

7、個：一是10秒倒計時結(jié)束時給出警報信號；二是提前搶答給出警報信號；三是搶答成功后給出報警信號。其組成電路如圖4所示。圖4 報警電路工作原理：由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作；反之電路暫停。3.4 時序控制電路工作原理與分析3.4.1 時序控制電路所用器件74LS00一塊；74LS121四塊等；74LS00一塊。3.4.2 時序電路工作原理時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成一下三個功能：一是主持人將控制開關(guān)撥到“開始”，倒計時電路工作，倒計完畢給出報警信號；二是若有選手提前搶答，揚聲器連續(xù)短暫報警兩次；三是選手成

8、功搶答后，揚聲器報警一次。根據(jù)上面的功能要求及圖1.2，圖1.3，圖1.4設(shè)計時序控制電路如圖5所示。 圖（a） 圖 (b) 圖（c）圖5 時序控制電路圖（a）所示電路工作原理是：倒計完畢，BO由“1”變?yōu)椤?”，經(jīng)非門后由“0”變?yōu)椤?”，從而驅(qū)動圖（b）中由74LS121構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。從而使其Q端產(chǎn)生單脈沖，繼而驅(qū)動報警電路，揚聲器報警一次。在“十秒倒計時”未完成時，BO=1，此時GS=1，G2門的輸出為“0”。期間若有選手搶答，則GS=0，經(jīng)G2門后輸出為“1”，即G2門的輸出由“0”變?yōu)椤?”；同時GS的輸出驅(qū)動其后的單穩(wěn)態(tài)電路，使揚聲器報警；而圖（c）中單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖的下降沿經(jīng)

9、過圖示的延時電路后，輸出滯后與圖（b）發(fā)出的觸發(fā)脈沖，又一次驅(qū)動揚聲器報警；從而完成了揚聲器連續(xù)短暫報警兩次的功能。若選手在倒計時完畢后搶答，則G2門后的電路處于禁止工作狀態(tài)，GS的信號只經(jīng)圖（b）中的電路驅(qū)動揚聲器響一次，即搶答成功。3.5時鐘脈沖電路由555定時器組成的是這脈沖電路如圖6所示。圖6 時鐘脈沖電路3.6整機電路設(shè)計經(jīng)過以上各單元電路的設(shè)計，可得到八路搶答器的整機電路如圖附錄一所示。4總結(jié)與體會歷時兩周的電子課程設(shè)計結(jié)束了，期間雖然很累，但收獲頗豐。我的自學能力有了很大提高，對本專業(yè)的興趣也與日俱增。首先，我查閱資料的能力得到很好鍛煉。拿到任務(wù)書后面對要求完成的任務(wù)感到一頭霧水

10、，無從下手。于是就去圖書館，閱覽室，Internet上閱讀相關(guān)專著，期刊，文獻，這樣才漸漸有了思路。其次，我獨立思考問題的能力加強。經(jīng)過多方查找資料，“原材料”是有了，但是要把“原材料”加工為“成品”，則要結(jié)合所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，獨立思考，認真分析，從而設(shè)計出滿足要求而又有創(chuàng)新點的電路。我盡量運用學過的專業(yè)基礎(chǔ)課知識并結(jié)合搜集到材料終于設(shè)計出了“初步”的電路，又經(jīng)過向老師，同學請假，并反復修改，終于得到了比較滿意的結(jié)果。再次，我克服困難的能力得到提高，由于此次“課程設(shè)計”不僅要形成設(shè)計思路，還要把電路圖生成文件，并提交打印設(shè)計報告。于是我不得不把復雜的電路通過rotel畫出來。由于好多芯片不知

11、存于哪個元件庫，或需要做適當調(diào)整，我就反復制作、修改元件，用了一個下午終于把所需元件制作完畢。第二天開始連線，快完成時，電腦突然死機。由于未及時存盤，可謂前功盡棄，當時幾乎崩潰，稍作調(diào)整，我又從頭再來。于是又投入到制作、修改、連線的工作中。直到下午近兩點才算繪制完畢。存盤后，才發(fā)覺午飯還未吃。通過此次設(shè)計，我更深刻地認識到了本專業(yè)知識的用途之廣，之大，我的興趣有了很大提高，同時各方面的能力也得到加強。參考文獻1 謝自美 電子線路設(shè)計實驗測試M.武漢：華中科技大學出版社,20062 趙文博 新型常用集成電路速查手冊M.北京:人民郵電出版社,20063 康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分(第五版)M.北

12、京:高等教育出版社,20064 趙保經(jīng) CMOS集成電路M.北京:國防工業(yè)出版社,19965 陳陣官 陳宏威 光電子電路及制作實例M.北京:國防工業(yè)出版社,2007 附錄一 八路搶答器整機電路附錄二EWB仿真圖河南科技學院機電學院電子課程設(shè)計報告題目：八路數(shù)字搶答器設(shè)計專業(yè)班級: 電氣工程及其自動化061姓名： 劉向立 時 間: 2008.06.16 2008.06.27指導教師: 田熙燕 苗青林 邵 鋒完成日期：2008年06月 27日八路數(shù)字搶答器設(shè)計任務(wù)書1設(shè)計目的與要求設(shè)計一個八位智力競賽搶答器。準確地理解有關(guān)要求，獨立完成系統(tǒng)設(shè)計，要求所設(shè)計的電路具有以下功能：（1）設(shè)計多組參賽的搶答器，每組設(shè)置一個搶答按鈕；（2）電路具有第一搶答信號鑒別與鎖存功能，搶答成功后，顯示組別、發(fā)出聲響；（3）設(shè)置犯規(guī)電路，對提前搶答或超時搶答的組別，顯示組別、發(fā)出聲響。2設(shè)計內(nèi)容（1）畫出電路原理圖，正確使用邏輯關(guān)系；（2）確定元器件及元件參數(shù)；（3）進行電路模擬仿真；（4）SCH文件生成與打印輸出。3編寫設(shè)計報告寫出設(shè)計的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有總結(jié)體會。4答辯在規(guī)定時間內(nèi)，完成敘述并回答問題。 目 錄1引言12總體設(shè)計方案12.1總體設(shè)計圖12.2設(shè)計思路13設(shè)計組成及原理分析23.1搶答電路工作原理與分析23.1.1搶答電路所