多路智力競賽搶答器_圖文

1、湖南工學(xué)院多路智力競賽搶答器設(shè)計(jì)報告書課程名稱：多路智力競賽搶答器系部名稱：電氣與信息工程系專業(yè)名稱：電子信息工程技術(shù)班級名稱：電信0702設(shè)計(jì)人 ：裴書茂學(xué)號 ：402070220指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)時間：湖南工學(xué)院（課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄）前言 1 設(shè)計(jì)功能要求 2 搶答器框架設(shè)計(jì) 3電路設(shè)計(jì) 41 搶答電路設(shè)計(jì) 42 定時電路設(shè)計(jì) 53 報警電路設(shè)計(jì) 64 時序控制電路設(shè)計(jì) 7元器件介紹 8 1 74LS148功能介紹 82 74LS192功能介紹 9仿真電路實(shí)驗(yàn) 101 Proteus仿真電路圖 10實(shí)物制作 111 原理圖 112 PCB制圖 123 焊接與調(diào)試 13 心得體會 15鳴謝 15

2、參考資料 15前 言隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，社會發(fā)展步入了信息時代，隨著信息時代對人才高素質(zhì)和信息化的要求，隨著高等教育發(fā)展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神文明生活的要求也跟著提高，這對電子領(lǐng)域提出了跟更高的要求。電子學(xué)是一門應(yīng)用很廣泛的科學(xué)技術(shù)，發(fā)展及其迅速。要想學(xué)好這門技術(shù)，首先是基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后要技術(shù)訓(xùn)練，進(jìn)而培養(yǎng)我們對理論聯(lián)系實(shí)際的能力，設(shè)計(jì)電路的能力，實(shí)際操作的能力，以及培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產(chǎn)品的理解。智力搶答器的設(shè)計(jì)和測試作為此次課程設(shè)計(jì)的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計(jì)方案，即采用集成芯片構(gòu)成電路。數(shù)字電路具有很

3、多的有點(diǎn)：（1） 便于高度集成化。由于數(shù)字電路采用二進(jìn)制，因此單元電路的結(jié)構(gòu)簡單，允許電路參數(shù)有較大的離散性，便于集成。（2） 工作可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字信號用二進(jìn)制表示，數(shù)字電路的識別能力強(qiáng)。（3） 數(shù)字信息便于長期存放。（4） 數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強(qiáng)，成本低。（5） 保密性好。數(shù)字信息容易進(jìn)行加密處理，不易被竊取。設(shè)計(jì)功能要求一、功能要求1、設(shè)計(jì)制作一個可容納5組參賽的數(shù)字式槍答器，每組設(shè)置一個搶答按鈕供搶答者使用。2、給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯

4、示出選手的編號（15），同時揚(yáng)聲器給出音響提示。同時禁止其他選手搶答。4、搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設(shè)定為30秒，當(dāng)主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計(jì)時，并顯示。選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。二、設(shè)計(jì)步驟與要求1、擬定電路的組成框圖，要求能實(shí)現(xiàn)所有功能，使用的元器件少，成本低。2、設(shè)計(jì)并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯(lián)和調(diào)試。3、測試所設(shè)計(jì)搶答器的邏輯功能，滿足各項(xiàng)功能要求。4、畫出整機(jī)邏輯電路圖。5、寫出設(shè)計(jì)報告。搶答器框架設(shè)計(jì)定時搶答器的總體框圖（如圖1.1）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，即開始搶答后

5、，當(dāng)選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時搶答的功能。圖1如圖所示為總體方框圖。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(jì)時，揚(yáng)聲器給出聲響提示。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、揚(yáng)聲器提示。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”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。電路設(shè)計(jì)一、 搶答電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編

6、碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。圖2工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號端）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)有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端 =1,七段顯示電路7

7、4LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號端），處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號端），所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(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。74LS148為8線3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。表1二、 定時電路設(shè)計(jì)節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計(jì)一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74

8、LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時器秒脈沖產(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、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時器秒脈沖產(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、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號圖

9、3由時鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開始減法計(jì)數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當(dāng)有人搶答時，停止計(jì)數(shù)并顯示此時的倒計(jì)時時間；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時時間到時， 輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得 ，即秒脈沖。三、 報警電路設(shè)計(jì)由555 芯片構(gòu)成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號再經(jīng)三極管放大 ,從而推動揚(yáng)聲器發(fā)聲。控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示?？刂齐娐沸杈哂幸韵聨讉€功能。 主持人閉合開關(guān)揚(yáng)聲器

10、發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計(jì)時電路進(jìn)入正常狀態(tài); 參賽者按鍵時 ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時電路停止工作; 搶答時間到 ,無人搶答 ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時電路停止工作圖4四、 時序控制電路設(shè)計(jì)時序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。1 主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。2 當(dāng)參賽選手按動搶答按鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。圖53 當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，定時和定時電路停止工作。根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計(jì)的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門

11、G2的作用是控制74LS148的輸人使能端 。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關(guān)從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計(jì)時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q1，經(jīng) G3反相， A0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功

12、能的要求。當(dāng)定時時間到時，則“定時到信號”為0， =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時， 門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。元器件介紹一、 74LS148功能介紹在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時，已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級高的輸入信號編碼，優(yōu)先級低的信號則不起作用。74148是一個八線-三線優(yōu)先級編碼器。如圖6所示的是八線-三線編碼器74148的管腳圖

13、引腳圖。 圖6二、 74LS192功能介紹74LS192是雙時鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。CPU為加計(jì)數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，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：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。圖7圖8仿真電路實(shí)驗(yàn)一、 Proteus仿真電路圖仿真電路課實(shí)現(xiàn)搶答功能，由于軟件局限，報警電路沒有在仿真當(dāng)中。實(shí)物制作一、 原理圖二、 PCB制圖三、 焊接與調(diào)試在制板中最重要的一個環(huán)節(jié)就是線路的印制。在這次的制作中，由于打印的客觀原因，使在轉(zhuǎn)印的效果不是很好。做出的實(shí)物沒有預(yù)期的好。這也是以后一定要

14、注意的地方。1 焊接部分需要注意的是：嚴(yán)格按照線路的設(shè)計(jì)進(jìn)行焊接，首先焊接過孔，在對元器件進(jìn)行焊接。焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點(diǎn)的表面要平滑、有光澤。 焊點(diǎn)完全冷卻前，不可移動。電烙鐵不用時要放置于電烙鐵架上，并隨時保持烙鐵頭的清潔。焊接完畢，要在烙鐵頭鍍上薄層焊錫，避免氧化，并等冷卻后再收存。2 調(diào)試部分需要注意的是：在通電之前必須對照原理圖對線路進(jìn)行詳細(xì)的檢查。檢查是否有虛焊或者為焊接的點(diǎn)?？捎萌f用表進(jìn)行線路檢查，看是否有線路在焊接的時候不慎連接在了一起，如有進(jìn)行修改。在檢查完畢之后才可以通電測試。如果在通電之后任然有問題，應(yīng)立即斷電，再仔細(xì)檢查。心得體會通過這次設(shè)計(jì)

15、，我的理論知識掌握得更扎實(shí)，動手能力明顯提高。同時，通過網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學(xué)到許多在書本上沒有的知識，也認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。在制作當(dāng)中遇到了許多以前沒遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問題。制作好以后，雖然基本符合設(shè)計(jì)要求，但我們總覺得欠缺點(diǎn)什么。這次設(shè)計(jì)，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問題，計(jì)時電路不能隨搶答而停止，還有就是由于軟件的局限在仿真時候沒有完成整體電路的調(diào)試，這也為最后的實(shí)物調(diào)試造成了困難。我們一定要具備一定的檢查、排除電路故障的能力。我深刻認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。而且通過對此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實(shí)踐中