四路搶答器實(shí)驗設(shè)計

1、課程設(shè)計說明書廣東石油化工學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目四路搶答器二、主要內(nèi)容及要求（1）當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時， 搶答器不再接收其她輸入信號。（2）電路具有定時功能。要求回答問題得時間W 30秒（顯示為2900），時間顯 示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示。（3 ）具有計分功能。每組參賽者起始分為10 0分，搶答后由主持人計分，答對1次加1 0分，否則減去10分（4）在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）。提高要求：（5）答題時間還剩5s時,每秒發(fā)出提示聲音。三、進(jìn)度安排1、掌握mu 1 tisim仿真器軟件得使用（5月25號）。2

2、、 去圖書館與網(wǎng)上查找需要得資料，并整理好。（5月26日）。3、對課程設(shè)計得要求進(jìn)行理解,初步設(shè)計。（5月27日）。4、 整體設(shè)計開始，并逐步改進(jìn)與調(diào)試。（5月2 9日）5、完成設(shè)計并寫課程設(shè)計說明書。（5月30日）6、課題答辯（6月2 0日）四、總評成績指導(dǎo)教師學(xué)生簽名搶答器電路設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)與要求1可容納四組參賽得數(shù)字式搶答器；2.當(dāng)某臺參賽者按下?lián)尨痖_關(guān)時，由數(shù)碼管顯示該臺編號并伴有聲響。此時搶答器不再接收其她輸入信號；3 電路具有定時功能。要求回答問題得時間W60秒（顯示為005 9）,時間顯示采用倒計時方式。當(dāng)達(dá)到限定時間時，發(fā)出聲響提示；4具有計分功能。要求能設(shè)定初始分值，能進(jìn)行

3、加減分5 .在復(fù)位狀態(tài)下臺號數(shù)碼管不作任何顯示（滅燈）二、方案設(shè)計與論證如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：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)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人 將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”，搶答器工作。定時器倒計時，選手在定時 時間內(nèi)搶答時，搶答器完成優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當(dāng)一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人 再次操作“清除”與“開始”狀態(tài)開關(guān)。75+瘤答S器為主, 7 模塊19 2+7 4 L構(gòu)成計分模電路模塊SJ16 0為主構(gòu)成;以 74LS192+數(shù)碼管 +計分模塊。（

4、搶答模塊實(shí)現(xiàn)如下圖其工作原理如下，主持人開關(guān)就是7 4LS17 5得清零控制端，當(dāng)主持人打下開關(guān)時整個電 路開始工作，有一個搶答信號產(chǎn)生時74L S 1 7 5被封鎖，該芯片得不到時鐘信號，處于不工作篇S-*罷狀態(tài)，不允許其她信號得輸入有效，相對于方案二沒有優(yōu)先級，不會產(chǎn)生公平性得問題。在74LS17 5有了一個輸出信號后，通過或門得組合產(chǎn)生一個編碼給74 L S48讓其進(jìn)行譯碼輸出譯碼顯示臺號。例如編碼為XXX1得有一號與三號，所以通過或門組合可以實(shí)現(xiàn)顯示功能。優(yōu)點(diǎn)就是便于擴(kuò)展，容易添加新得電路，缺點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)顯示時，如果臺號過多需要更多得 門電路進(jìn)行處理，顯得冗余?？紤]僅僅就是由四人搶答得

5、，不需要更多得門實(shí)現(xiàn)選擇了該方案。其余模塊在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。方案二：以74LS1 48、鎖存器 74LS27 9、74LS4 8為主構(gòu)成搶答模塊 其余得模塊基本相同。（搶答模塊如下圖所示）其工作原理如下，開關(guān)S置于"清除"端時，RS觸發(fā)器得 端均為0，4個觸發(fā)器輸 出置0，使74LS14 8得 =0,使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于"開始"時，搶答 器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下 S3），74LS148得輸出 經(jīng)RS 鎖存后，1Q=1, 7 4LS48處于工作狀態(tài)，4Q 3Q 2Q=100，經(jīng)譯碼顯示為"4"。此外，1

6、 Q= 1,使74LS14A 1,處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其她按鍵得輸入。當(dāng)按鍵松開即按下 時，7 4 LS1 48得此時由于仍為1 Q= 1, 7 4LS14 8=1,所以74LS148仍處于禁止 狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者得優(yōu)先性。如有再次搶答 需由主持人將S開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。電路實(shí)現(xiàn)功能比較完整，基本符合設(shè)計得要求，但就是該電路實(shí)行附加得功能就是難以 實(shí)現(xiàn)，要做較大得改動才可以完善，在早期得時候被我們淘汰。 優(yōu)點(diǎn)就是電路基本可以嚴(yán)謹(jǐn)處 理所有得事務(wù)仿真得時候不易出現(xiàn)問題。三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算搶答器鑒別模塊：搶答器模塊=7 4LS175+74L&

7、amp; 8+門電路+七段數(shù)碼管P- 0Key 15 "Space1:R17 =-WlF1.隆-w*WXi功真臺匕冃匕74LS175:74LS175得?從表可見:C L R就是清零端，且低電平有效。 從 CLK就是時鐘脈沖，且下降沿觸發(fā)。？上圖中得 74 ALS175 N為一四路得鎖存器，當(dāng)CLK引腳輸入上升沿時,1 D 4D被鎖存到輸出端（1Q 4Q）。在CLK其她狀態(tài)時，輸出與輸入無關(guān)74L S4 8A0-A3譯碼地址輸入端Bl'/RBO'消隱輸入端（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效）L T '等燈測試輸入端（低電平有效）Ya-Y gRBI /脈沖消

8、隱輸入端（低電平有效 ）輸出端搶答器計時模塊：搶答器=74L S1 9 2 +數(shù)碼管+蜂鳴器74LS 192具有下述功能：、異步清零：CR=1,Q3Q2Q1Q60000、異步置數(shù)：C R=0, L D=0,Q 3Q2 Q1Q0百 3D2 D1D0(3)、保持：C R=0, LD =1,CPU=CE) = 1 ,Q3Q 2Q1 Q0保持原態(tài)、加計數(shù)：CR=0, LD=1,CPUC P, C PD=1,Q3Q2Q 1Q0 按加法規(guī)律計 數(shù)(5 )、減計數(shù)：C R=0 , LD=1,CPU=1,CP D= CP,Q3Q2CQ0 按減法規(guī)律 計數(shù)74LS192就是雙時鐘方式得十進(jìn)制可逆計數(shù)器。搶答器記

9、分模塊：計分器=74LS1 92+7 4LS160+空制開關(guān)+門電路74 LSI 60:就是同步十進(jìn)制計數(shù)器,依靠CP信號來工作，EP、ET高電平就是 工作,計分得單元電路中E P接數(shù)據(jù)輸出端得與非輸出，只要令清零端得數(shù)據(jù)輸 出位數(shù)與EP端得位數(shù)相減等于您要得位數(shù)即可實(shí)現(xiàn)加減相應(yīng)得分?jǐn)?shù)得功能。7416 0功能表CL KC LR'LOA D'ENPENT工作狀態(tài)X0XXX置零T10XX預(yù)置數(shù)X1r 101保持X11X0保持（但C=0）1111計數(shù)例如：下圖EP端就是0 0 11,而CL R端就是0 100 ,兩端相減就是0 0 01, 即十進(jìn)制得1,所以實(shí)現(xiàn)加減一分得功能。

10、87;-»»-»jf*1 J »iD >OChQ Key = Y 7.y.：4009BCL5VU58djilENFFW?-RCC1勺1 ;-Tl W1ALDA£ - CLk CLK 741GON四、總電路工作原理及元器件清單1.總原理圖2 電路完整工作過程描述（總體工作原理） 搶答器鑒別模塊：wwv-WWWl:TM-Sino31-.434 Vr3、=*療口4iSMMUDtr 剛$亠cru.fccM該電路完成三個功能：一就是分辨出選手按鍵得先后，并鎖存優(yōu)先搶答者得編號；二就是禁止其她選手按鍵操作無效 ；三就是同時譯碼顯示電路顯示編號

11、6;74LS17 5工作過程：主持人開關(guān)置于”清除"端時，芯片開始工作,A、E、C、D四個開關(guān)開始搶答，根據(jù)下圖得真值表，可以知道當(dāng)有一個開關(guān)打下時，通過門電路得控制封鎖時鐘禁止其她開關(guān)得輸入使其她輸入無效。DM 741 S175V|GG Q* Q-f» QI Q3 CLOCKi詢?nèi)藎喲岀ZP他1初2*LXXXLL;LHt加4D _4*fi 1rX.>XX保捋；HXXX .1X保協(xié)7 4LS4 8芯片就是一種常用得七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動器，常用在各種數(shù)字電路與單片機(jī)系統(tǒng)得顯示系統(tǒng)中，顯示選手得臺號。搶答器計時模塊：定時電路選用十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計。

12、74LS19 2具有下述功(1)、異步清零(2)、異步置數(shù)：(3)、保持：:CR=1,Q3Q2Q1Q=0 0 00:CR=0, L D= 0,Q3 Q 2Q1Q 0=D 3D2D1D0C R=0,LD=1 ,CPU= CPD=1,Q3 Q2Q 1Q0保持原態(tài)(4 )、加計數(shù)：CR=O,LD=1 , C PU= CP,C PD= 1 ,Q 3Q2Q1Q)按加法規(guī)律計、減計數(shù)：C R=0, L D= 1, C PU=1 ,CPD= C P, Q3 Q2Q1Q按減法規(guī)律計數(shù) 74LS192就是雙時鐘方式得十進(jìn)制可逆計數(shù)器。C PU為加計數(shù)時鐘輸入端，CP D為減計數(shù)時鐘輸入端。L D為預(yù)置輸入控制端

13、，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出BO為借位輸出：000 0狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。j LU L±l Id UJ U Ll富 P GNU電鍵就是控制清零端得開關(guān) ，開關(guān)P就是置數(shù)端得開關(guān)，P打開置數(shù)端指數(shù),P關(guān)閉置數(shù)端不工作，并給予時鐘信號。電路工作，剩余20秒就是給予提醒信號。搶答器記分模塊：該電路有7 4 LS 16 0、7 4 L S 192與門電路構(gòu)成，74L S1 60構(gòu)成得就是分值電路，7 4L S 19 2就是加減電路。由開關(guān)控制輸入信號傳向UP或D O WN,實(shí)現(xiàn)加減分。對一分鍵電路，在U4上，當(dāng)從000 0變化到0

14、 01 1時,Q A與QB通過與非門接到 EP,RD 則通過一個開關(guān)來控制，當(dāng)?shù)竭_(dá) 001 1得時候，經(jīng)過QA與Q B得與非門出來 得為零，使它 保持0011得狀態(tài)不變，QB輸出得則就是一個脈沖了。對三分鍵電路，在U6上，當(dāng)從0 000變化到0 10 1時，QA與QC通過與非門接到 EP，RD 則通過一個開關(guān)來控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)00 1 1得時候，經(jīng)過QA與 QC得與非門出來 得為零，使它 保持010 1得狀態(tài)不變，QA輸出得則就是三個脈沖了。通過雙向開關(guān)切換電路為加法電路與減法電路，將異或門U7接至U1、U2、U3得U P端，為加法部分，將異或門U8接至U1、U 2、U 3得D OWN端，為減法部

15、分。從而控制比賽分?jǐn)?shù)得加減。開關(guān)J 4控制U 1、U 2、U 3得CLR端接通電源，當(dāng)開關(guān)閉合就是，分?jǐn)?shù)置零，開始重新計數(shù)。3元件清單兀件序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注V CCVC C0GROU NDV 1,V3AC_ POWER2V2,V 4DC POWE R2V5,V6,V7,V8 ,V9,V10SIGN A L_V O L T A GE _ SO UR CE - S6C LOCK_VOLT AGER1,R 2,R 7,R 11,R12,R13,R 1 4,R15,R16RESISTOR2 00Ohm9R3,R4,R5,R6,R8, R9,R10RESI S TOR5 60Ohm7R 17, R

16、18, R19,R20,R 21,R2RESI S TOR100Ohm82,R23, R24J1DIPSW11SWITCHJ7PB DPST1J9, J 1 0, J11,J1 2 ,J13,J14,J15,J 16SPDT8J5A ,J6A,J8 A , J17A,J18A,J19A,J20A, J 21A,J22A,J23A,J24AD I PSW611L EDIL ED red15VL E D 2LED g r een15VL E D3LED ora nge15 VL ED4LED b 1 ue15VU 174 L S17 5D1U374 L S 48D1U32, U33 ,U36,U3

17、7 , U39 , U 40 ,U 4 3,U44,74 1 92N8U58, U 6 0, U60,U64,U66 ,U68,U7 0 ,U 72,74H C16 ON84 VU4SE VE N_ S EGK GREENHEX_DIS P LAY1U2A,U12A ,74H C32D_2 V2U 16 ,U1 774LS192D2U 11A,74HC 20D_2V1U 13, U14DCD_HEX_DIG YE LLOW2U 1 8, U19,U20,U21,U2 2, U 23, U24,U 25,U 26 , U 2 7,U28, U 29D CD _H EX6U 7,U 9B UZZ

18、E R2U 1 0A74S03D1U61A,U5 9A , U 69A,U67A , U7 1A,U7 3A4 011BD_5V6U46A,U47A,U48A ,U 4 9A4071B T_ 5V4U53A、U 52A,U51 A , U54A , U 55 A40 09B CL_5V5U 6 3A,U6 5 A40 11 BD _5V2U 3 1AU30AU35AU34AU4 5 AU 3 8AU42 A40 30BD_5 V8U4 1 AU5 0 AU5 6 AU57A400 9 BC L _5V3U 6A4011 BP_5V1U5A40 77BT 5V1U15B，U8B74S05N2X1

19、PR O B E_ D IG_ R ED1五、仿真調(diào)試與分析本設(shè)計基本符合課題得要求，可以實(shí)現(xiàn)搶答、加減分控制、計時功能得實(shí)現(xiàn) ，主持人打下 控制開關(guān)電路開始工作，搶答結(jié)束顯示臺號，接著實(shí)現(xiàn)計時功能。完成作答后 ，加減分功能由 控制端實(shí)現(xiàn)。雖然這個設(shè)計可以完成要求，但就是如果同時按下開關(guān)，指示燈同時亮?xí)r，顯示臺 號有出錯得可能行存在。總得來說，搶答電路部分做得不就是十分得理想，存在改善得地方，若以方案一得電路實(shí)現(xiàn)得話可以除去同時性得問題，但就是優(yōu)先級帶來得問題又就是需要解決得。六、結(jié)論與心得經(jīng)過將近一周得奮戰(zhàn)，我們得課程設(shè)計總算圓滿結(jié)束，不僅取得了預(yù)期得效 果，而且離答辯時間提前了接近三個星期

20、，同時還為我們爭取了足夠得冗余時間 完善設(shè)計功能，回想設(shè)計得“歲月”，現(xiàn)在仍記憶猶新！首先 ,老師一發(fā)課題 ,我們就商量著選題得事情 ,最初我們有兩種想法 :第一種 就是隨便選個簡單得設(shè)計課題，做完草草了事 ;第二種就是選個有實(shí)際應(yīng)用價值 得課題 ,認(rèn)真得做好設(shè)計 ,展現(xiàn)我們最好得作品。 因為要準(zhǔn)備英語四級 ,所以才萌發(fā) 了以上兩種想法。后來 ,經(jīng)過幾次角逐 ,第二種想法戰(zhàn)勝了第一種想法，結(jié)果我們 果斷得選擇了四人搶答器這一設(shè)計課題。因為既要為四級爭取更多得復(fù)習(xí)時間 , 又要做好課程設(shè)計 ,所以我們不得不快馬加鞭 ,過關(guān)斬將,速戰(zhàn)速決!因為我們堅信 , 凡事都要做好足夠得準(zhǔn)備 ,方能百戰(zhàn)百勝

21、!其次 ,從搜集資料到熟悉設(shè)計原理 ,再從開始使用仿真軟件到完成整個設(shè)計電 路圖得整個過程，真可謂就是夜漫漫其熙遠(yuǎn)兮 ,吾將上下而求索 !汗與淚交織在一 起,不知何就是汗 ,何就是淚 ,統(tǒng)一戰(zhàn)線！說到仿真軟件 ,我們經(jīng)歷了一波三折， 因為 有一些元件在一些仿真軟件中找不到或就是用不了或就是不就是很會用,所以仿真軟件進(jìn)行了一次升級，由最先得EW E到Pr o te us再到M u 1 tisiml 0、0, 與此同時 ,我們得挫敗感也保持著 “升級”。在整個設(shè)計過程 ,最耗費(fèi)時間得就是在 調(diào)試電路上 ,每每接一個電路，對電路得調(diào)試必不可少 ,因為很多問題時不時就給 您個“驚喜” ,往往讓您哭笑不得 !所以，在這種關(guān)鍵時刻 ,最需要得就是冷靜得分 析，結(jié)構(gòu)與思路得優(yōu)化， 更加必不可少得就是團(tuán)隊合作精神， 往往很多電路故障 得排除思路與解決方法都就是在不斷得討論中與嘗試下萌芽得！搶答電路模塊經(jīng)過兩次方案得修改，因為如果采