八人搶答器的課程設(shè)計(jì)

/XX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)成績(jī)指導(dǎo)教師赤娜答辯成績(jī)主答辯教師綜合成績(jī)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功能介紹…………………..4二方案設(shè)計(jì)與論證..…………….42.1各部分電路簡(jiǎn)述…………………………...42.2設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)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…………..53.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)與相關(guān)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…………………..103.6元器件清單………………11設(shè)計(jì)總結(jié)體會(huì)………...13參考文獻(xiàn)……………...14摘要隨著電子技術(shù)的發(fā)展.它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也逐步加深。人們也利用了電子技術(shù)以及相關(guān)的知識(shí)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(jìng)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；主持人按開始按鈕示意開始.以上兩部分組成主體電路。通過(guò)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(guò)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(lái).同時(shí)還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)恢復(fù)至零。

關(guān)鍵詞：搶答；計(jì)時(shí)；鎖存

一引言〔一設(shè)計(jì)要求設(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)參加比賽.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。節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān),用來(lái)控制系統(tǒng)的復(fù)位和搶答開始.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能.搶答開始后,若有選手按動(dòng)搶答按鈕,編號(hào)立即鎖存,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.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)一直保持到主持人將系統(tǒng)復(fù)位為止.〔二功能要求搶答器具有定時(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)"開始"鍵后,要求定時(shí)器立即開始減計(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,聲響持續(xù)時(shí)間0.5S左右.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.如果定時(shí)搶答器時(shí)間已到,卻沒有選手搶答時(shí),本次搶答無(wú)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,時(shí)間顯示器顯示00.〔三功能介紹數(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:用控制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(guò)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(guò)布線,焊接,調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成型.搶答器四周有安裝孔,可以方便的安裝在操作臺(tái)上,外接搶答按鈕接入相應(yīng)的接線端子,如果需要外接電鈴或指示燈,則接入繼電器端子,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.搶答器通上電后,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(lái).設(shè)定的時(shí)間范圍為:0~30秒,設(shè)定完時(shí)間后,就可以按動(dòng)開始按鈕,表示搶答開始,這時(shí)蜂鳴器響0.1秒,提示各位選手,搶答已經(jīng)開始,同時(shí)倒計(jì)時(shí)器開始從設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí).若在搶答時(shí)間內(nèi)有人搶答,則第三個(gè)數(shù)碼管立即顯示搶答位號(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,其他按鍵均無(wú)效,只有主持人按下復(fù)位鍵后,可以進(jìn)入下一輪搶答.若在搶答時(shí)間內(nèi)均無(wú)人搶答,則在倒計(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(wú)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(wú)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(jiǎn)述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(guò)74LS20將脈沖信號(hào)截止.使其顯示為00.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.然后用七段譯碼器顯示選手代碼。脈沖產(chǎn)生電路：可由一74LS121來(lái)產(chǎn)生.提供給定時(shí)電路及聲響電路。報(bào)警部分：由一NE555定時(shí)器來(lái)控制.當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)為零時(shí)產(chǎn)生報(bào)警響聲?！捕O(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述定時(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.即開始搶答后.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。定時(shí)搶答器的工作過(guò)程是：接通電源時(shí).節(jié)目主持人將開關(guān)置于"消除"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)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)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號(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)目主持人注意；控制電路要對(duì)輸入編碼電路進(jìn)行封鎖.避免其他選手再次進(jìn)行搶答；控制電路要使定時(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.主持人操作控制開關(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。三系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)〔一搶答器電路設(shè)計(jì)搶答電路的功能有兩個(gè)：一是分辨選手按鍵的先后.并鎖存搶答者的編號(hào).供譯碼顯示電路用；二是是其他選手的按鍵操作無(wú)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芯片具體電路如圖1所示.其工作原理為：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于"清除"位置時(shí).RS觸發(fā)器R為低電平.輸出端〔4Q~1Q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)開始工作.等待輸入信號(hào)I7.···.I0。當(dāng)有選手按下鍵時(shí).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=101。經(jīng)過(guò)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)按下的鍵松開后.74LS148的Yes為高電平.但由于CTR維持高電平不變.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準(zhǔn)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。電路圖如圖所示:七段數(shù)碼管顯示器74LS48——測(cè)試燈輸入端。=0〔低電平有效且=1時(shí).Ya-Yg輸出均為1.顯示器七段應(yīng)全亮.否則說(shuō)明顯示器件有故障。正常譯碼顯示時(shí).應(yīng)處于高電平.即=1?！p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.利用端可按照需要控制數(shù)碼管顯示或不顯示。當(dāng)=0時(shí)〔低電平有效.無(wú)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.當(dāng)=0.且A3A2A1A0——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)=0〔低電平有效、且A3A2A1A0=0000時(shí).Ya-Yg均輸出0.數(shù)碼管不顯示。其功能和引腳如圖所示: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)請(qǐng)求編碼時(shí),只對(duì)優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)進(jìn)行編碼的邏輯電路,常用的集成優(yōu)先編碼器有74LS148<8線3線>其原理圖和功能真值表如圖:〔二定時(shí)電路設(shè)計(jì)主持人設(shè)定搶答器時(shí)間.通過(guò)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提供.可預(yù)置時(shí)間進(jìn)行倒計(jì)時(shí)電路選十進(jìn)制同步可逆.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)"。如圖所示為八路智力競(jìng)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).具體電路如圖所示。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).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.其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示：圖5-4

74LS192的引腳排列及邏輯符號(hào)

〔a引腳排列

<b>邏輯符號(hào)圖中：為置數(shù)端.為加計(jì)數(shù)端.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MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0

1

×

×

×××××0000

0

0×

×dcbadcba

0

1

1××××

加計(jì)數(shù)

0

1

1

××××

減計(jì)數(shù)〔三報(bào)警電路設(shè)計(jì)由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖所示。555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器.振蕩頻率f=1.43/<R1+2R2>C。其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器.PR為高電平時(shí)多諧振蕩器工作.否則振蕩器停振?！菜臅r(shí)序控制電路搶答器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(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)。②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。③當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到.無(wú)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。〔五搶答器電路原理圖〔六元器件清單序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量備注1七段譯碼器74LS483——2十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器74LS1922——3555定時(shí)器CB5552——4優(yōu)先編碼器74HC1481——5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS1211——6RS鎖存器74LS2791——7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74LS041每個(gè)芯片有6個(gè)與非門10三極管SDG1301——11電阻ROHM1100KΩ12電阻ROHM215KΩ13電阻ROHM910KΩ14電阻ROHM268KΩ15電阻ROHM21KΩ16電阻ROHM3510Ω17電容16CE470AX1100uF18電容16CE470AX210uF20電容16CE470AX10.01uF19揚(yáng)聲器SP101——19開關(guān)AZD11691——20共陰極顯示器3——21搶答按扭SB8——22發(fā)光二極管A694B2——23LED顯示器8——24譯碼器74LS1381——設(shè)計(jì)總結(jié)體會(huì)經(jīng)過(guò)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知識(shí)和實(shí)踐實(shí)習(xí)能力,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,加深了對(duì)組合和時(shí)序邏輯電路的掌握情況,同時(shí)也使得學(xué)過(guò)的知識(shí)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(guò)程中.通過(guò)翻閱資料.上網(wǎng)搜索等.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認(rèn)識(shí).既增強(qiáng)了我的理解能力,也使我能更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)之初,并不明白如何用所學(xué)的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的功能,經(jīng)過(guò)老師諄諄教導(dǎo)和小組內(nèi)的激情討論,最終確定了答題的設(shè)計(jì)方案,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,不斷的發(fā)現(xiàn)和克服困難,使我明白了,學(xué)習(xí)并非上課認(rèn)真學(xué)習(xí)那么簡(jiǎn)單,我深深