八路搶答器設計論文

1、用單片機實現(xiàn)數(shù)字搶答器介紹數(shù)字電路產(chǎn)品廣泛應用于日常生活中，包括計算機、數(shù)字通信、智能儀器、自動控制和航空航天。這些都給人們的生活和工作帶來了極大的便利。工廠、學校、電視臺等單位經(jīng)常舉辦各種智力競賽，搶答器是必備設備。在我們學校舉辦的各種比賽中，經(jīng)常能看到搶答的現(xiàn)象。主辦方大多采用舉起答題卡的方式來評判選手答題的權(quán)利。這在一定程度上會因為主持人的主觀誤判造成比賽的不公平。為了解決這一問題，我們小組準備制作一種能滿足學校需要的低成本八路數(shù)字應答機。搶答器是比賽等場合不可缺少的設備。本文從簡單介紹數(shù)字電路芯片的功能入手，利用不同功能的數(shù)字電路芯片組合來實現(xiàn)多路搶答器的功能。首先，簡要介紹了數(shù)字電路

2、的發(fā)展和演變。然后介紹了幾種主要集成芯片的引腳功能和用法。最后介紹了多路搶答器的原理和設計過程?？偨Y(jié)改進部分，談談實際設計調(diào)試中部分電路的不足，并加以改進。競猜是一種生動活潑的教育方式，搶答是競猜中很常見的答題方式。答一場競賽能引起參賽者和觀眾的極大興趣，能在極短的時間內(nèi)迅速增長一些科學知識和生活常識。但是在這種比賽中，如果僅僅靠主持人的主觀判斷，很容易誤判誰先答誰后答，什么時候先答，答題時間怎么算等等問題。因此，我們需要一種具有自動閉鎖、置位和清零功能的智能搶答器來解決這些問題。第一章設計任務(1)設計要求搶答器主要基于7 4系列集成芯片組成各部分電路，成本較低，基本可以在一些學?；顒又惺褂?/p>

3、。74LS148編碼器和74LS279 RS鎖存器用于構(gòu)成應答器的核心部分。利用74LS192十進制加減計數(shù)器設計搶答器的計時部分，并提供計數(shù)器的時鐘脈沖電路。報警電路由555定時器和三極管組成，定時控制電路由74LS121產(chǎn)生。七段共陰極LED數(shù)碼管用于顯示序號和定時時間，74LS48數(shù)顯解碼管用于顯示數(shù)碼管。設計設備統(tǒng)計如下:(設計中的一些基本設備將由實驗室提供)74LS483.電阻68k一個74LS121一個電阻5102.74LS148一個電容器10uF2.74LS1922.0.1uF電容一個74LS279一個電容器100uF一個NE5552.發(fā)光二極管2.1k電阻一個鑰匙開關9.電阻1

4、0k9.共陰極數(shù)碼管3.電阻15k一個74LS00一個電阻為4.7k一個74LS11一個電阻為5.1k。一個三極管3DG12僅1個電阻為100k。一個(2)功能需求將設計一臺八人計時搶答器，主要實現(xiàn)以下功能:(1)為八位參賽者每人提供一個搶答按鈕，編號為S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7；(2)主機可以控制系統(tǒng)的復位和加擾的開始；(3)應答器應具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能。搶答結(jié)束后，若有選手按下?lián)尨疰I，其號碼會一直顯示，直到系統(tǒng)被主持人清除，揚聲器上會出現(xiàn)提示。同時，其他人再按相應按鈕無效。(4)搶答器應具有自動計時功能，第一次搶答時間由主持人任意設定。當主機啟動“開始”鍵時，計時器自

5、動倒計時并顯示在顯示屏上。同時，揚聲器發(fā)出短促的聲音；(5)參賽者只有在規(guī)定時間搶答才有效。如果搶答有效，定時器停止工作，顯示搶答開始時間，直到系統(tǒng)清零；(6)如果在設定的時間內(nèi)沒有選手搶答(按下相應的按鈕)，系統(tǒng)會發(fā)出短暫的報警，禁止選手加時搶答，計時器上顯示00。數(shù)字搶答器由主電路和擴展電路組成。優(yōu)先電路、鎖存和解碼電路在顯示器上輸出各組的輸入信號；用控制電路和主機開關啟動報警電路，以上兩部分構(gòu)成主電路。通過計時電路和解碼電路，秒脈沖產(chǎn)生的信號輸出到顯示器上實現(xiàn)計時功能，形成一個擴展電路。利用設計的電路，可以在8人或8隊的比賽中輕松控制計時搶答器，使這項活動更具趣味性和公平性。第二章主要設

6、備介紹74LS14874LS148優(yōu)先級編碼器(a)符號圖(b)引腳圖74LS148的菜單:投入出口一個000000000 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 11 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 10 11 01 01 01 01 01 01 01 0(2)74LS4874LS48符號圖和引腳圖(a)符號圖(b)引腳圖顯示解碼器74LS48的菜單:(3)74LS192和74LS0074LS19

7、2引腳圖74ls192菜單:投入輸出先生P3P2第一親代p0蛋白Q3Q2雌三醇環(huán)戊醚Q0一個000000dcbadcba0一個一個添加計數(shù)0一個一個倒讀數(shù)74LS00引腳圖及其功能表:(4)74LS121和74LS27974LS121引腳圖及其功能表:74LS279引腳圖及其功能表:74LS279執(zhí)行反編碼和鎖存功能。(5)NE555和74LS11NE555引腳圖:74LS11引腳圖及其真值表:Y=ABC第三章設計方案投入輸出ABCYXXLLXLXLLXXLHHHH(1)搶答功能的設計電路設計如圖1所示。選擇電路優(yōu)先級編碼器74LS148和鎖存器74LS297來完成。這個電路主要完成兩個功能:

8、一是可以區(qū)分玩家按鍵的先后順序，并鎖存第一個應答者的號碼，同時解碼顯示電路的顯示號碼(顯示電路采用七段數(shù)碼管)；二是禁止其他玩家按鍵，其按鍵操作無效。工作過程:當開關S置為“清零”端時，RS觸發(fā)器的R端和S端都為0，四個觸發(fā)器的輸出都置為0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標志端(圖中5端= 0，使其處于工作狀態(tài)。當開關S設置為“開始”時，應答器處于等待狀態(tài)。當參賽選手按下?lián)尨鹌靼粹o(如S5)，74LS148的輸出被RS鎖存后，CTR=1，RBO(圖中4端)=1，七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3 Q2 =101，顯示為“解碼后”另外，CTR = 1使74LS148優(yōu)先編碼工作標志端(

9、圖中5端)= 1，處于禁止狀態(tài)，阻塞其他鍵的輸入。松開并按下該鍵，此時74LS148仍為CTR = 1，使得優(yōu)先編碼工作標志端子(圖中端子5)= 1。所以74LS148還是處于禁止狀態(tài)，保證按鍵按兩下不會有信號輸入，保證應答者的優(yōu)先級。如果再次出現(xiàn)搶答，主持人要將S開關復位到“清零”，然后進行下一次搶答。圖1輸入(鍵)的真值表如下圖2所示:(2)定時功能設計及其總體方案計時原理及設計(圖3):該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48解碼電路和兩個7段數(shù)碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過解碼電路

10、74LS48顯示在數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。7192預置號控制終端實現(xiàn)預置號，節(jié)目主持人根據(jù)答題難易程度設定先答題時間。計數(shù)器由預置時間電路預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由第二脈沖電路提供。按鈕彈出后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，在共陰極七段數(shù)碼管DPY_7-SEG上顯示時間。當有人先回答時，它停止計數(shù)，此時顯示倒計時時間。如果沒有人搶答，倒計時時間到了，輸出低電平給定時控制電路，控制報警電路報警，以后選手搶答無效。接下來，將參照圖4詳細描述標準第二脈沖產(chǎn)生電路的原理。參考圖3，圖中電容c的放電時間和充電時間分別是NE555的三個端子輸出的脈沖頻率?？紤]到我們的實際經(jīng)驗和元器件成本，我們選擇

11、R1=15K，R2=68K，C=10uF的電阻值，代入振蕩頻率fo = 1.43/(ri+2r2) c，就是第二個脈沖。總體方案如下:該方案的總電路由四部分組成:前面兩部分有詳細描述，下面是報警和定時控制的電路圖。報警電路圖:由555定時器和三極管組成的報警電路如圖1.5所示。其中555為多諧振蕩器，振蕩頻率fo = 1.43/(RI+2R2) C，其輸出信號通過三極管驅(qū)動揚聲器。PR是控制信號。當PR處于高電平時，多諧振蕩器工作，否則電路停止振蕩。時序控制電路圖:定時控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三個功能:當主機將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答器電路和定時器電路進入正

12、常的搶答器工作狀態(tài)。(2)選手按下加擾鍵，揚聲器發(fā)聲，加擾電路和計時電路停止工作。(3)當設定的催答時間到了，沒有人催答時，揚聲器響起，催答電路和計時電路停止工作?？傮w框圖如下:1.搶答器具有定時搶答功能，一次搶答的時間由主持人設定(如30秒)。當主機啟動“開始”鍵時，計時器開始倒計時。2.選手在設定的時間搶答，搶答有效，計時器停止工作，顯示屏上顯示選手人數(shù)和搶答時間，一直保持到主持人清空系統(tǒng)。3.如果計時時間到了，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，計時顯示屏顯示00。對于整體框圖，只需要:(1)將圖1中74LS279的1、5、10、14引腳中的任意一個與圖3中任意74LS192的1

13、1引腳相連(注:圖2中74LS279的13引腳輸出CTR信號)；(2)圖1中輸入74LS148的5腳信號被去掉，取而代之的是74LS279中13腳通過與非門輸出的CTR信號和圖3中74LS192中13腳通過與非門輸出的信號。其工作原理如下:接通電源后，主機將開關撥到“復位”狀態(tài)，應答器處于禁止狀態(tài)，數(shù)字顯示熄滅，定時器顯示設定時間；主機設置開關；開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作。計時器倒計時，揚聲器發(fā)出聲音提示。當選手在固定時間內(nèi)爭奪答案時，搶答器完成:優(yōu)先級判斷、號碼鎖存、號碼顯示、揚聲器提示。經(jīng)過一輪爭奪后，計時器停止，第二次爭奪被禁止，計時器顯示剩余時間。如果再搶著回答，主持人必須再次操作“

14、清除”和“開始”狀態(tài)開關。第四章是電路實現(xiàn)和電路調(diào)試。將三塊實驗電路板分別制作成數(shù)字搶答器電路、預設時間的定時電路、報警電路和定時控制電路，按照EWB仿真電路和工程可操作性布置芯片、元器件和導線。它可以通過許多電路仿真軟件來實現(xiàn)。了解了以上，我們就可以去仿真電路(比如multisim)，這些都可以很好的實現(xiàn)它的功能。電路調(diào)試:點1(圖1):依次按S0到S7鍵，每按一次后清零，直到數(shù)碼管顯示的數(shù)字(顯示玩家)與按鍵一一對應，就達到效果了。否則找出問題:要點2(總體方案):模擬沖關過程；(1)從預設時間開始依次按下S0至S7鍵謝妮管。然后找出問題:(2)倒計時結(jié)束，開始搶碼，同時，或者只按S0到S7任意鍵，LED亮，數(shù)碼管顯示。一個接一個地按下所有的鍵，看看顯示是否會改變。如果沒有變化，完成調(diào)試，否則，找出問題。第五章結(jié)論接電話豐富了我們的生活，社會充滿了競爭。不明顯。通過使用它，我們可以證明我們的勇氣和自信，所以我們想了解它。至于八路搶答器的原理，只是幾個芯片的合成，并不復雜，我們做好就可以了。但是在實踐中有一些小麻煩，就是在實踐中很難把握電壓。總之，這種做法很成功。我們追求的是理論與實踐的共存。課程設計為大學生提供了一個展示綜合能力的強大平臺。實踐中很多電路原理都不清楚，說明學習不是很好，也反映