1、声光数字显示竞赛抢答器设计评语：成绩：签名：日期：淮海工学院课程设计报告书 课程名称： 电子技术课程设计 题 目： 声光数字显示竞赛抢答器设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 2011-01-04 专业班级： D电气081 姓 名： 侯智勇 学 号： 510823142 一引言 数字技术是当前发展最快的学科之一，数字逻辑器件已从20世纪60年代的小规模集成电路(SSI)发展到目前的中、大规模集成电路(MSI，LSI)及超大规模集成电(VLSI)。相应地，数字逻辑电路的设计方法在不断的演变和发展，由原来单一的硬件逻辑设计发展成三个分支，即硬件逻辑设计(中、小规模集成器件)、软件逻辑设计(软
2、件组装的LSI和VSI，如微处理器、单片机等)及兼有二者优点的专用集成电路(ASIC)设计。目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。 抢答器主要用于选手做抢答题时，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线
3、上，体现了公平公正的原则。二摘要数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。关键字： 抢答电路 定时电路 报警电路 时序控制三设计任务和要求目前竞赛抢答器在很多场合得到广泛应用。为了准确，公正，直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数字显示，灯光音响等多种手段指示出第一抢答者。同时，还可以设置计分，犯规及奖惩记录等多种功能。1 用中小规模集成电路
4、设计一个可以容纳六组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。所有调试和检测内容均在电脑上仿真进行。2 电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人奖系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出“嘀嘟”的双音音响持续3秒左右。3 设置计分电路。4设置犯规电路。四总体设计方案1 设计思路（1）本题的根本任务是准桥判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或者锁存器等。在得到第一信号之后立即将电路的输入锁存，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意。第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效，否则应视
5、为提前抢答而犯规。（2）当电路形成第一抢答信号之后，用编码，译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接显示组别。还可用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其推动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。（3）计分电路可采用2位七段数码管显示。2 原理框图图4.1 数字抢答器原理框图其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提
6、示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。五单元电路设计5.1抢答电路该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于清除端时，RS触发器的 端均为，个触发器输出置，使74LS148的 ，使之处于工作状态。当开关S置于开始时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，QQQ=101,经译码显示为。此外，1，使74LS148 ，处
7、于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为，使 ，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。图5.1 抢答电路图表5.1 74LS148的功能真值表5.2时序控制电路 时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能： 主持人将控制开关拨到开始位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声， 同时抢答电路和定时电路停止工作。 图5.2 时序控
8、制电路图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端 。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从清除位置拨到开始位置时，来自于图11、2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相， A1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则定时到信号为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q1，经 G3反相， A0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，
9、从而实现功能的要求。当定时时间到时，则定时到信号为0， =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时， 门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间5.3定时电路由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。图5.3可预置时间的定时电路5.4报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图5.4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（
10、RI2R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 图5.4 报警电路5.5音响电路音响电路选用一块KD153音乐集成块来完成。5.6自锁电路图5.5 74LS27974LS279 RS锁存器，当R=1，S=0时，输出为；当R=1S=1时，锁存器具有保持功能，将输出一直保持为1，达到锁存的目的。5.7译码显示电路74LS48为4线-七段译码器/驱动器（B C D输入，有上拉电阻） 图5.6 74LS48管脚图 A0-A3 译码地址输入端4管脚 消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）3管脚 灯测试输入端（低电平有效）5管脚
11、 脉冲消隐输入端Ya-Yg 段输出74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图5.7 74LS192的引脚排列及逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端， 为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能表如下 输入 输出MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011 加计数011 减计数六整机电路图图6.1 整机电路图七主要元器件1数字实验箱。2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48
12、 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。3. 电阻 510 2只，1K 9只，4.7k l只，5.1k l只，100k l只，10k 1只， 15k 1只， 68k l只。4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。5. 三极管 3DG12 1只。6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。八电路调试1组装调试抢答器电路；2设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输入1 Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号；3组装调试报警电路；4完成定时抢答器的联调，注意各部分
13、电路之间的时序配合关系。5然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。九心得体会通过一段时间的抢答器的设计，增长了许多的知识，知道了做好一件事是并不是想象中那么简单，不是知道了书本中老师教的东西就可以做好，事实不是想象中那样的完美，在现实中有许多预料不到的困难在等着你，有时候都令人崩溃了，某些时候都无离头似的瞎忙活，不过从中间学会了坚持。在这一个学期里，把整本数字电子技术的知识都融进了抢答器的设计中，让零散的东西变成了一个有机的整体。在这一个学期里,我了解了实际动手操作和理论相结合的重要性,在老师的耐心帮助下,自己的认真努力下,最终得到圆满。经过这次的课程设计让我受益匪浅！其一，我们必须掌握一
14、些必备的常识，比如，三极管引脚的判定以及电阻值的判定。其二，我们必须用科学的态度对待我们在实验中所遇到的问题不能以“人品之类”话而敷衍过，应该以作为一个工程人员应用的素质去面对，发现问题，解决问题。在实验时应保持冷静，测试有条理。遵循物质客观规律，不随便改写实验数据。其三，自己平时要多动手、多动脑，这样当问题来临时你就不会手忙脚乱。该多画就多画些，比如，那些PCB板的制作就应该多画些。以便能增加你对该软件的熟练度。用起来称心如意，这样就不会浪费时间。再如，在焊接导线时，应区别不同类型的导线用不同类型的焊接方法及焊接的先与后顺序。如果你不懂那些，你就会出现很大笑话。其四，要注意试验安全，不要轻易地尝试不安全接法。在做设计时必须讲求产品的实用性及美观性。这就要求我们对所需器件进行合理布置。团结就是力量，在做设计的过程中我们必须讲究团队精神，各施其职。这样就能起到事半功倍的作用，毕竟一根筷子易折断，一个巴掌拍不响。面对一个课题必须严肃而认真地对待，作为一名电类专业的学生必须多参加一些动手制作活动来提高自己的动手能力。十参考文献1. 数字电子技术杨志忠主编；高等教育出版社。2.PROTEL99SE原理图与PCB及仿真清源计算机工作室编；机械工业出版社。3.电工电子实训教程熊辛明主编；清华大学出版社。4.电子线路设计、实验、测试 谢自美主编；第三版，华中科技大学出版社
