八人搶答器的課程設(shè)計(jì)

1、鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)生設(shè)計(jì)題目：八人搶答器課程設(shè)計(jì)系別：電力工程系專業(yè)：供用電技術(shù)班級(jí)： 09 供電三班學(xué)號(hào)：姓名：張華永設(shè)計(jì)成果指導(dǎo)老師赤娜答辯成果主答辯老師綜合成果答辯委員會(huì)主任目錄一引言.41.1 設(shè)計(jì)要求.41.2 功能要求.41.3 功能介1 / 17 下載文檔可編輯紹.4二方案設(shè)計(jì)與論證.42.1 各部分電路簡述.42.2 設(shè)計(jì)方案簡述.5三系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).53.1搶答器電路設(shè)計(jì)與相關(guān)元器件3.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)與相關(guān).5元器件.73.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)與相關(guān)元器件.93.4時(shí)序電路與相關(guān)元器件.93.5智力搶答器電路原理圖.102 / 17 下載文檔可編輯3.6 元器件清單11設(shè)計(jì)總

2、結(jié)體會(huì).13參考文獻(xiàn).14摘要隨著電子技術(shù)的進(jìn)展，它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛；人們對(duì)它的熟悉也逐步加深； 人們也利用了電子技術(shù)以及相關(guān)的學(xué)問解決了一些實(shí)際問題；如：智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作；搶答器是競賽問題中一種常用的必備裝 置，從原理上講，它是一種典型的數(shù)字電路；數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)展 電路組成；優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器 上輸出；主持人按開頭按鈕示意開頭，以上兩部分組成主體電路；通過定時(shí) 電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路；經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶 答器成形；在搶答電路中利用一個(gè)優(yōu)先編碼器譯出最先搶到答題權(quán)的選手的編號(hào)并經(jīng)led顯示器顯示出來， 同

3、時(shí)仍要封鎖電路以防其他選手再搶答；當(dāng)選手答題完成后，主持人將系統(tǒng)復(fù)原至零；關(guān)鍵詞：搶答；計(jì)時(shí)；鎖存一引言（一）設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)一個(gè)智力搶答器, 可同時(shí)供8 名選手或8 個(gè)代表隊(duì)參與競賽. 他們的編號(hào)分別是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕 的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是s0、s1、s2 、s3、s4、s5、s6、s7；3 / 17 下載文檔可編輯2. 節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)掌握開關(guān), 用來掌握系統(tǒng)的復(fù)位和搶答開頭.3. 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能 . 搶答開頭后 , 如有選手按動(dòng)搶答按鈕, 編號(hào)立刻鎖存 , 并在 led數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào) , 同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音提示

4、 . 此外封鎖輸入電路 , 禁止其它選手搶答 . 優(yōu)先搶答的選手的編號(hào)始終保持到主持人將系統(tǒng)復(fù)位為止 .（二）功能要求1. 搶答器具有定時(shí)搶答功能 . 且一次搶答的時(shí)間可由主持人設(shè)定 . 當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)”開頭”鍵后 , 要求定時(shí)器立刻開頭減計(jì)時(shí) , 并用顯示器顯示, 同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響 , 聲響連續(xù)時(shí)間 0.5s 左右.2. 參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答, 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)消零為 止.3. 假如定時(shí)搶答器時(shí)間已到, 卻沒有選手搶答時(shí), 本次搶答無效, 系統(tǒng)短暫報(bào)警 , 并封鎖輸入電路 , 禁止選手超時(shí)后搶答,

5、時(shí)間顯示器顯示00.（三）功能介紹1. 數(shù)字搶答器由主體電路與擴(kuò)張電路組成. 優(yōu)先編碼電路, 鎖存器 ,譯碼電路將參賽隊(duì)的輸入信號(hào)在顯示器上輸出: 用掌握電路和主持人的開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路, 以上兩部分組成主體電路. 通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能, 構(gòu)成擴(kuò)展電路 . 經(jīng)過布線, 焊接, 調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成型.2. 搶答器四周有安裝孔, 可以便利的安裝在操作臺(tái)上, 外接搶答按鈕接入相應(yīng)的接線端子, 假如需要外接電鈴或指示燈, 就接入繼電器端子,4 / 17 下載文檔可編輯安裝完畢后就可以上電了, 搶答器的電流輸入為5v 直流輸入 .3. 搶答器通上電后,

6、蜂鳴器響 , 三個(gè)數(shù)碼管都顯示0, 按下復(fù)位按鈕后進(jìn)入正常工作狀態(tài), 這時(shí)可以設(shè)定搶答倒計(jì)時(shí)間, 只要按動(dòng)10 進(jìn)制編碼按鈕分別對(duì)時(shí)間的十位和個(gè)位設(shè)定, 設(shè)定的時(shí)間在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)的顯示 出來. 設(shè)定的時(shí)間范疇為:030秒, 設(shè)定完時(shí)間后 , 就可以按動(dòng)開頭按鈕, 表示搶答開頭 , 這時(shí)蜂鳴器響0.1秒, 提示各位選手 , 搶答已經(jīng)開頭 , 同時(shí)倒計(jì)時(shí)器開頭從設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí).4. 如在搶答時(shí)間內(nèi)有人搶答, 就第三個(gè)數(shù)碼管立刻顯示搶答位號(hào), 倒計(jì)時(shí)間停止倒計(jì)時(shí), 所用掉的時(shí)間就是搶答的時(shí)間, 同時(shí)蜂鳴器響2秒,繼電器吸合2 秒, 表示有人搶答 , 在這個(gè)按鍵之后按下的按鍵除了復(fù)位鍵 外, 其

7、他按鍵均無效, 只有主持人按下復(fù)位鍵后, 可以進(jìn)入下一輪搶答.5. 如在搶答時(shí)間內(nèi)均無人搶答 , 就在倒計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)到 0 的時(shí)候 , 第三個(gè)數(shù)碼管顯示 0, 表示無人搶答 , 蜂鳴器響 2 秒, 繼電器吸合 2 秒, 這時(shí)除了復(fù)位鍵外 , 其他鍵均無效 , 只有主持人按下復(fù)位鍵后 , 可以進(jìn)入下一輪搶.二方案設(shè)計(jì)與論證（一）各部分電路簡述1. 30 秒定時(shí)器：可由兩片 74ls192構(gòu)成，當(dāng)?shù)谝黄瑸榱慵摧敵鰹?111是通過 74ls20將脈沖信號(hào)截止，使其顯示為00.2. 搶答器部分： 由一 74ls148優(yōu)先編碼器實(shí)現(xiàn)搶答功能，用 74ls279將選手代碼鎖存直到主持人消零為止，然后用七段譯

8、碼器顯示選手代碼；3. 脈沖產(chǎn)生電路：可由一74ls121 來產(chǎn)生，供應(yīng)應(yīng)定時(shí)電路及聲響5 / 17 下載文檔可編輯電路；4. 報(bào)警部分：由一ne555定時(shí)器來掌握，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為零時(shí)產(chǎn)生報(bào)警 響聲；（二）設(shè)計(jì)方案簡述1. 定時(shí)搶答器的總體框圖如下圖所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成；主體電路完成基本的搶答功能，即開頭搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴(kuò)展電路完成定時(shí)搶答的功能；2. 定時(shí)搶答器的工作過程是：接通電源時(shí)，節(jié)目主持人將開關(guān)置于“排除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器倒 計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)

9、報(bào)警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時(shí)后搶答；當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，搶答器要完 成以下四項(xiàng)工作：優(yōu)先編碼電路立刻辨論出搶答者的編號(hào)，并由鎖存器 進(jìn)行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號(hào)；揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，提 醒節(jié)目主持人留意；掌握電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖，防止其他選 手再次進(jìn)行搶答；掌握電路要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩 余的搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)消零為止，當(dāng)選手將問題回答完 畢，主持人操作掌握開關(guān)，使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下一 輪搶答；6 / 17 下載文檔可編輯三系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)（一）搶答器電路設(shè)計(jì)1. 搶答電路的功能有兩個(gè)：一是辨論選手按鍵的先后，并鎖存

10、搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是是其他選手的按鍵操作無效；選用優(yōu)先編碼 器 74ls148和 rs鎖存器 ,74ls138,74ls279 可完成上述功能；譯碼電路選用74ls48芯片詳細(xì)電路如圖1 所示，其工作原理為：2. 當(dāng)主持人掌握開關(guān)處于“清除”位置時(shí)，rs 觸發(fā)器r 為低電平，輸出端（ 4q1q）全部為低電平；于是74ls48 的bi=0, 顯示器滅燈； 74ls148的選通輸入st=0，74ls148處于工作狀態(tài)，此時(shí)鎖存器電路不工作；當(dāng)主持 人開關(guān)撥到開“始位”置，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時(shí)開頭工作，等待輸入信號(hào) i7 ，··，i0 ；當(dāng)有選手按下鍵時(shí)，

11、74ls148的輸出 y2y1y0=010,yex=0；經(jīng) rs 鎖存器后， ctr=1,bi=1，74ls279 處于工作狀態(tài)，4q3q2q=10；1 經(jīng)過74ls48 譯碼后，顯示器顯示選手編號(hào)；此外，ctr=1，是74ls148 的 st 為高電平， 74ls148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其他選手按鍵的輸入；當(dāng)按下7 / 17 下載文檔可編輯的鍵松開后， 74ls148的 yes 為高電平，但由于ctr維護(hù)高電平不變，所以74ls148仍處于禁止工作狀態(tài)，其他選手的輸入不會(huì)被接收，保證了搶答者 的優(yōu)先性以及搶答電路的精確性；搶答完后主持人使搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)行下一輪搶答；電路圖如下列圖

12、:3. 七段數(shù)碼管顯示器74ls48lt 測試燈輸入端； lt =0（低電平有效） 且 bi =1 時(shí)，ya-yg 輸出均為1，顯示器七段應(yīng)全亮，否就說明顯示器件有故障；正常譯碼顯示時(shí)， lt 應(yīng)處于高電平，即 lt =1；bi/rbo雙重功能端； 此端可作為輸入信號(hào)端又可以作為輸出信號(hào)端；作為輸入端時(shí)是熄滅信號(hào)輸入端bi ，利用 bi 端可根據(jù)需要掌握數(shù)碼管顯示 或不顯示； 當(dāng) bi =0 時(shí)（低電平有效），無論 a3a2a1a0 狀態(tài)如何， ya-yg 均為 0，數(shù)碼管不顯示；當(dāng)該端作為輸出端時(shí)是滅零輸出端rbo ， 當(dāng) rbi=0，且 a3a2 a1a0=0000 時(shí)， rbo=0；rb

13、i滅零輸入端； 該端的作用是將數(shù)碼管顯示的數(shù)字o熄滅；當(dāng) rbi =08 / 17 下載文檔可編輯（低電平有效）、 lt1 且 a3a2a1a0=0000時(shí)， ya-yg 均輸出0，數(shù)碼管不顯示；其功能和引腳如下列圖:4. 74ls148優(yōu)先編碼器功能優(yōu)先編碼器在同一時(shí)間內(nèi), 當(dāng)多個(gè)輸入信號(hào)懇求編碼時(shí), 只對(duì)優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)進(jìn)行編碼的規(guī)律電路, 常用的集成優(yōu)先編碼器有74ls1488線-3線 其原理圖和功能真值表如圖:9 / 17 下載文檔可編輯（二）定時(shí)電路設(shè)計(jì)1. 主持人設(shè)定搶答器時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路供應(yīng)，可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步

14、 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)”；如下列圖為八路智力競賽搶答器的定時(shí)電路單元圖；同步加減計(jì)數(shù)器74ls192進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)電路如下列圖；10 / 17 下載文檔可編輯該倒計(jì)時(shí)顯示電路由兩個(gè)74ls192 及兩個(gè)譯碼器及七段顯示器構(gòu)成, 高位片置數(shù)1, 低位片置數(shù)5,down 端接 555 輸出的脈沖 , 從而實(shí)現(xiàn)30秒倒計(jì)時(shí) .2. 74ls192 引 腳 圖 管 腳 及 功 能 表 74ls192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，它具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及規(guī)律符號(hào)如下所示：圖 5-474ls192 的引腳排列及規(guī)律

15、符號(hào)（ a）引腳排列b規(guī)律符號(hào)圖中：為置數(shù)端，cpu為加計(jì)數(shù)端，cpd 為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，p0、p1、p2、p3 為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端， q0、q1、q2、q3為數(shù)據(jù)輸出端；其功能表如下:輸入輸出11 / 17 下載文檔可編輯（ 三 ）mrp3p2p1p0q3q2q1q0報(bào) 警 電路設(shè)計(jì)1×××××××0000由時(shí) 器 和構(gòu) 成 的路 如 圖555 定00××dcbadcba011××××加計(jì)數(shù)011××&#

16、215;×減計(jì)數(shù)555定三 極 管報(bào) 警 電所 示 ；時(shí) 器 構(gòu)成 多 諧振蕩器，振蕩頻率f=1.43/r1+2r2c ；其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器，pr為高電平常多諧振蕩器工作，否就振蕩器停振；（四）時(shí)序掌握電路搶答器掌握電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：主持人將掌握開關(guān)撥到“開頭”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)；當(dāng)參賽選手按動(dòng)搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作；當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作；12 / 17 下載文檔可編輯（五）搶答器電路原理圖（六）元器件清單13 / 17 下載文

17、檔可編輯序名型數(shù)備注號(hào)稱號(hào)量1 七 段 譯碼器74ls4832 十 進(jìn) 制加減計(jì)數(shù)器274ls1923555定cb5552時(shí)器4優(yōu) 先 編碼器874hc1415單 穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器174ls1216rs 鎖存器974ls2717與非門74ls201每個(gè)芯片有4 個(gè)輸入端的與非門8與非門74ls031每個(gè)芯片有4 個(gè)三輸入端的與非門9反向器74ls04每個(gè)芯片有6 個(gè)與非門11 三極管sdg1301014 / 17 下載文檔可編輯1電阻rohm100k111電阻rohm15k221電阻rohm10k3941電阻rohm268k1電阻rohm1k521電阻rohm510631電容16ce47100uf

18、70ax11電容16ce4710uf80ax22電容16ce470.01uf00ax191揚(yáng)聲器sp1011開關(guān)azd11619915 / 17 下載文檔可編輯02共 陰顯示器極32搶 答按sb1扭82發(fā) 光二a694b2極管232led示器顯82 譯碼器74ls13 481設(shè)計(jì)總結(jié)體會(huì)經(jīng)過兩周的課程設(shè)計(jì), 我學(xué)會(huì)了如何進(jìn)行電路設(shè)計(jì)及豐富了自己的理論 學(xué)問和實(shí)踐實(shí)習(xí)才能, 在設(shè)計(jì)過程中, 加深了對(duì)組合和時(shí)序規(guī)律電路的把握 情形, 同時(shí)也使得學(xué)過的學(xué)問得到了鞏固與復(fù)習(xí), 在設(shè)計(jì)搶答器、 報(bào)警器、定時(shí)器的過程中， 通過翻閱資料， 上網(wǎng)搜尋等， 我對(duì)各電路器件 （如：與非門，555 定時(shí)器和led顯像管等）及原理有了更深一層次的熟悉，既增強(qiáng)了我的 懂得才能 , 也使我能更好的運(yùn)用所學(xué)的學(xué)問；在設(shè)計(jì)之初 , 并不明白如何用所學(xué)的器件來實(shí)現(xiàn)電路的功能, 經(jīng)過老師諄諄教誨和小組內(nèi)的激情爭論, 最終確定了答題的設(shè)計(jì)方案, 在設(shè)計(jì)的過程中, 不斷的發(fā)覺和克服困難, 使我明白了, 學(xué)習(xí)并非上課仔細(xì)學(xué)習(xí)那么簡潔, 我深深的體會(huì)到了, 要將所學(xué)的理論學(xué)問轉(zhuǎn)變成事物的重要性, 不僅能