智能搶答器設(shè)計(jì)

1、題目：四路智能搶答器一、設(shè)計(jì)目的一、鞏固和加深對(duì)電子電路大體知識(shí)的明白得，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。二、培育依照設(shè)計(jì)需要選學(xué)參考書籍，查閱相關(guān)手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。3、通過電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件、電路組裝、調(diào)試和檢測等環(huán)節(jié)，初步掌握簡單有效電路的分析方式和工程設(shè)計(jì)方式。4、學(xué)會(huì)簡單電路的實(shí)驗(yàn)調(diào)試和性能指標(biāo)的測試方式，提高學(xué)生動(dòng)手能力和進(jìn)行數(shù)字電子電路實(shí)驗(yàn)的大體技術(shù)。二、技術(shù)指標(biāo)（ 1）大體功能：1.在主持人宣布下，四組參與搶答。（現(xiàn)在組號(hào)無顯示） 。2.當(dāng)有搶答者第一按下?lián)尨痖_關(guān)時(shí)，相應(yīng)顯示燈亮并伴有聲響（中斷）、而且顯示其組號(hào)和當(dāng)前時(shí)刻。同時(shí)，搶答

2、器再也不接收其它組的搶答干擾。3.電路具有時(shí)刻操縱功能。要求在限按時(shí)刻9 秒后無人搶答時(shí)，該題作廢，用聲響提示（中斷）。2）增加功能：無人搶答時(shí)，能夠顯示順計(jì)時(shí)的時(shí)刻。三、元件清單元件電阻電容芯片開關(guān)LED 燈其他型號(hào)74LS175 、 74LS20 、滑動(dòng)開關(guān)紅色蜂鳴器、共陰數(shù)碼10u74LS00 、 74LS148 、管、 BCD 數(shù)碼管74LS48 、74LS04 、555 、 74LS160數(shù)量2各 1各 154各 1四、電路框圖12顯示模塊CP 模塊搶答模塊365聲音模塊倒計(jì)時(shí)模塊4注：給搶答模塊 CP 信號(hào)操縱組號(hào)顯示操縱聲音模塊搶答后報(bào)警操縱聲音模塊計(jì)時(shí)到后報(bào)警計(jì)時(shí)到后操縱搶答模

3、塊不能搶答啟動(dòng)、暫停計(jì)時(shí)五、單元電路的設(shè)計(jì)模塊工作原理：該模塊為由555 按時(shí)器組成的多諧振蕩器。參數(shù)計(jì)算： T1 =(R1 +R2)Cln2、 T2 =R2Cln2 ，電路的振蕩周期為T=(R1 +2R2)Cln2 。當(dāng)如圖選用R1 =、R2=、 C=10uF，由 T =(R1 +2R2)Cln2 即 f。注：該模塊是產(chǎn)生給搶答模塊的CP 信號(hào)，產(chǎn)生的CP 信號(hào)對(duì)占空比沒什么要求，頻率只要適當(dāng)大，使之可以即時(shí)反映搶答者的按下動(dòng)作就能夠夠了。工作原理：四D 觸發(fā)器 74LS175 輸出端 Q0Q3 操縱 led 燈顯示，輸出端P0P3 操縱顯示模塊顯示組號(hào)，P0P4 與非后產(chǎn)生SHOW 信號(hào)操

4、縱顯示模塊中74LS48 的 BI/RBO ，使 48 能夠同意輸入，這就完成沒人搶答或復(fù)位時(shí)無顯示的功能。將與非后的信號(hào)再非一次后產(chǎn)生HOLD 信號(hào)，該信號(hào)用于操縱聲音模塊報(bào)警和停止計(jì)時(shí)。 HOLD 和 TIMEOUT 相當(dāng)與使能端操縱 CP 的輸入，以此達(dá)到有人搶答后其他人無法搶答和計(jì)數(shù)到時(shí)不準(zhǔn)再搶答的功能。搶答模塊功能表3.顯示模塊工作原理：該模塊為組號(hào)顯示模塊，由74LS148 8 線 -3 線八進(jìn)制優(yōu)先編碼器將4 路信號(hào)編譯成3 位二進(jìn)制數(shù)，再由74LS48 七段共陰數(shù)碼驅(qū)動(dòng)器操縱共陰數(shù)碼管。由搶答模塊的SHOW 信號(hào)操縱模塊中74LS48 的BI/RBO 使數(shù)碼管在沒人搶答或復(fù)位時(shí)

5、無顯示。4.聲音模塊工作原理：由74LS20 、 74LS00 組成的門電路接收搶答后報(bào)警信號(hào)HOLD 和計(jì)時(shí)到報(bào)警信號(hào)TIMEOUT 。一同意到二者中的一個(gè)就打開1HzCP 信號(hào)進(jìn)入的操縱端，使蜂鳴器中斷發(fā)聲。5.倒計(jì)時(shí)模塊工作原理：由74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，其輸出端驅(qū)動(dòng)BCD 數(shù)碼器。 160 的進(jìn)位輸出反相信號(hào)TIMEOUT 操縱 1HzCP 信號(hào)的輸入，即計(jì)數(shù)到 9 時(shí)可不能倒回 0 再計(jì)時(shí)，也操縱計(jì)數(shù)到時(shí)搶答模塊不準(zhǔn)再搶答同時(shí)聲音模塊塊報(bào)警。 160 的 ENP（ CEP）接收 HOLD 信號(hào)以停止計(jì)時(shí)。 160 的 MR 接收搶答模塊的RESET 信號(hào)，當(dāng)搶答模塊復(fù)位時(shí)16

6、0 也復(fù)位。六、調(diào)試方案1.先將搶答模塊接好先，這時(shí)的CP 信號(hào)能夠先接到實(shí)驗(yàn)裝置上的1KHz 信號(hào)， TIMEOUT信號(hào)接高電平，接好線，測試可否正常搶答，14 搶答開關(guān)斷開時(shí)對(duì)應(yīng)的LED 是不是顯示正常，搶答后其他人可否搶答和復(fù)位是不是正常。2.接上顯示模塊，測試可否顯示對(duì)應(yīng)組號(hào)，未搶答時(shí)和復(fù)位有無顯示。3.接好 CP 模塊，代替接到實(shí)驗(yàn)裝置上的 CP ，測試是不是有產(chǎn)生信號(hào)，是不是能夠使搶答模塊正常工作。，將 TIMEOUT 信號(hào)線連接好，測試可否計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到時(shí)是不是可不能繼續(xù)計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到不時(shí)搶答模塊是不是還能搶答，搶答后是不是還計(jì)時(shí)及復(fù)位后計(jì)時(shí)是不是從頭計(jì)時(shí)。5.接上聲音模塊，測試搶答

7、后及計(jì)時(shí)到時(shí)后是不是有中斷報(bào)警聲。6.對(duì)整個(gè)電路的功能測試一遍。七、總電路圖八、問題及解決07/12/09問題：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出的搶答器模塊仿真失敗，以為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出的搶答器模塊有問題。1.修正 74LS20 輸入端由 Q 非為 Q 端，實(shí)現(xiàn)與非功能。解決：使復(fù)位端操縱新增的由門電路組成的使能端。完成各模塊初步設(shè)計(jì)。07/12/10問題：搶答后仍計(jì)時(shí)問題。解決：由 74LS175 的輸出的門電路對(duì)倒計(jì)時(shí)模塊中門電路操縱。07/12/11問題：搶答模塊有時(shí)沒復(fù)位問題。解決：將復(fù)位的操縱改成最優(yōu)先，即其他操縱信號(hào)（包括CP）與非后在與復(fù)位信號(hào)與非,再接 175 的 CLK 。07/12/12問題：

8、復(fù)位時(shí)有組號(hào)有顯示問題。解決：由搶答模塊的復(fù)位端對(duì)數(shù)碼管的地端進(jìn)行操縱。問題：復(fù)位時(shí)有聲音問題。解決：由計(jì)數(shù)的進(jìn)位操縱對(duì)聲音模塊中使能端。問題：計(jì)時(shí)到時(shí)搶答功能仍有效問題。解決：搶答模塊中 CP 的使能端中加入計(jì)數(shù)的進(jìn)位操縱。07/12/23問題：復(fù)位時(shí)有組號(hào)有顯示問題。解決：由搶答模塊的復(fù)位端對(duì)數(shù)碼管的地端進(jìn)行操縱改成對(duì)48 的 BI/RBO 操縱。問題：復(fù)位時(shí)燈全亮。解決：復(fù)位的反相信號(hào)與Q 或非再接燈的正極，利用了74LS02。07/12/24問題：蜂鳴器的聲音不大解決：將蜂鳴器的正極接CP，負(fù)極接地改成正極接電源，負(fù)極接CP?，F(xiàn)在所要功能已達(dá)到要求。07/12/25問題：在第一次調(diào)試時(shí)

9、設(shè)計(jì)圖的搶答器模塊無法鎖住CP。解決：發(fā)覺實(shí)驗(yàn)裝置上全為開關(guān)而設(shè)計(jì)圖的搶答器模塊是采納按鈕。 搶答器模塊正常工作前D 端所有 按鈕全沒按下即 175D 端全接高電平，復(fù)位端開關(guān)閉合，正常工作時(shí)，復(fù)位的開關(guān)打開，有人搶答時(shí)那么按下按鈕， 4 各 led 燈對(duì)應(yīng)的燈亮，復(fù)位時(shí)燈全不亮。參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書給出的搶答器模塊的開關(guān)設(shè)計(jì)方案，即采納開關(guān)。 去掉 74LS02 芯片和將 74LS20 中原先接 Q 端的改成 Q 非，同時(shí)修改部份自概念操縱端的有效電平。正常工作前 D 端所有 開關(guān)全閉合即 175D 端全接地，復(fù)位端開關(guān)閉合，正常工作時(shí)，復(fù)位的開關(guān)打開，有人搶答時(shí)那么打開其開關(guān)，4 各 led 燈對(duì)應(yīng)的燈亮，復(fù)位時(shí)燈全不亮。（后來發(fā)覺采納 開關(guān) 的這一方案有一短處，即用戶一搶答后在新一輪搶答前忘了將開關(guān)閉合，新一輪一開始就顯示用戶一已經(jīng)搶答。這有可能造成游戲的不公平！而采納按鈕 設(shè)計(jì)圖的搶答器模塊那么可不能。）注：后附采納按鈕 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖。九、心得體會(huì)。把握譯碼器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、 555 等器件的邏輯功能和工作原理，并對(duì)各類元器件的功能和應(yīng)用有所了解。把握對(duì)數(shù)碼管管腳的檢測。設(shè)計(jì)各單元電路，畫出搶答器的整機(jī)邏輯電路圖，把握智力搶答器的工作原