数字定时抢答器设计报告.docx
- 文档编号:13684725
- 上传时间:2023-06-16
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:143.92KB
数字定时抢答器设计报告.docx
《数字定时抢答器设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字定时抢答器设计报告.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
数字定时抢答器设计报告
数字电子技术
课程设计报告
题目:
数字定时抢答器
姓名:
xxxxxxxxx
学号:
201022212010223420103733
班级:
农业电气化及其自动化2010级1班
指导老师:
xxx
设计时间:
2012年10月15号—10月28号
信息与工程学院
一、设计任务与要求…………………………………………………3
二、设计原理和系统框图……………………………………………4
三、单元电路设计……………………………………………………5
四、电路测试数据和结果……………………………………………11
五、结束语……………………………………………………………13
六、参考文献…………………………………………………………15
七、整机电路原理图…………………………………………………15
一、设计任务与要求
1.设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队比赛,他们的编号分别是0.1.2.3.4.5.6.7各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应
2.设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
3.抢答器具有锁存与显示功能。
抢答开始后,若有选手按动即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。
此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4.抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。
当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。
5.参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
6.如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
二、设计原理和系统框图
分析总体框图的功能,描述总体框图的工作过程。
定时抢答器的总体框图所示,它由主体电路和扩展电路两部分组成。
主体电路完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答按钮时,能显示选手的编号,同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。
扩展电路完成定时抢答的功能。
工作原理为:
接通电源后,主持人的开关处于“清除”位置时,抢答器处于禁止状态,选手编号的LED数字显示器灯不亮,抢答定时时间LED数字显示器显示设定时间。
当主持人把开关拨到“开始”位置后,抢答器进入工作状态,选手们进行抢答。
当其中一个选手按下抢答按钮后,其他选手再按按钮无效,报警器发出声响表示进入回答问题状态,选手编号的LED数字显示器显示出抢答成功的选手的编号,与此同时定时时间开始倒计时,抢答定时时间LED数字显示器显示出该选手所剩下的回答问题的时间。
当抢答定时时间到了,优先编码电路停止工作,选手门不能继续抢答。
抢答定时时间LED数字显示器显示时间为“0”。
原理及设计:
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3所示。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数控制端实现预置数,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。
按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
三、单元电路设计
给出单元电路图,分析各单元电路的功能,记录各单元电路的功能。
1、抢答电路设计
设计电路如图2所示。
电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。
该电路主要完成两个功能:
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(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
图2
工作过程:
开关S置于"清除"端时,RS触发器的R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端(图中5号端)=0,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,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO(图中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR=1,使74LS148优先编码工作标志端(图中5号端)=1,处于禁止状态,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CTR=1,使优先编码工作标志端(图中5号端)=1,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S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线-3线优先编码器,表1为其功能表。
2、定时电路设计
节目主持人根据抢答器的难易程度,设计一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
具体电路如图3。
原理及设计:
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3所示。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。
原理及设计:
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图3所示。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号
图3
由时钟产生电路提供。
按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时,输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本,我们选择的电阻值为R1=15K,R2=68K,C=10uF,代入到上式中即得,即秒脉冲。
3、报警电路设计
由发光二极管和10K欧姆的电阻构成。
当计时器时间到,无人抢答,发光二极管亮,抢答电路和计时电路停止工作。
4、时序控制电路设计
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。
1)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入正常抢答工作状态。
2)当参赛选手按动抢答按键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。
3)当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,定时和定时电路停止工作。
根据上面的功能要求,设计的时序控制电路如(图5)所示。
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2)中的74LS279的输出1Q=0,经G3反相,A=1,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①的要求。
当选手在定时时间内按动抢答键时,1Q=1,经G3反相,A=0,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,从而实现功能②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3)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。
四、电路测试数据和结果
(1)单元电路检测
①抢答电路
把主持人的控制开关设置为“清除”位置,用万用表检查RS触发器的
端为低电平,输出端(4Q~1Q)全部为低电平。
于是74LS48的4端
/
=0,显示器灭灯;74LS148的选通输入端,即5端
=0,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。
然后把主持人的控制开关拨到“开始”位置,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,给8路抢答端口即输入端
…
给上低电平的输入信号,如当有选手将抢答按键按下时(如按下
),74LS148的输出
=010,
=0,经RS锁存器后,74LS279的输出1Q=1,
/
=1,74LS279处于工作状态,输出端4Q3Q2Q=101,
=0,经RS锁存器后,出“5”。
此外,1Q=1,使74LS148仍处于禁止工作状态,其它按键的输入信号不会被接收。
②定时电路
用示波器检查555的输出波形是否为1Hz的方波信号,如不是对555的外围电路进行调整达到要求为止。
给74LS192的数据输入端设定一次抢答的时间,如35秒(00110101)的八位数据。
观察显示器的显示时间是否进行减计数。
有问题按原理进行修改。
③时序控制电路及报警电路
<1>主持人将控制开关拨到“开始”位置时,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
<2>当参赛选手按动抢答按键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。
<3>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。
(2)整机电路调试
①开始时,主持人将控制开关接地,抢答电路部分锁存器74LS279的状态输出全为0,74LS48的灭灯输入与锁存器74LS279的1Q相接,故抢答电路无显示(清除);与此同时,在计时电路部分,减法计数器74LS192的预置数端为0,将事先的预置数送入减法计数器中。
当主持人按键弹起时,计数器开始计数工作,抢答开始;
②在没有人按键且抢答时间没到时,优先编码器
输出为1,计数器
输出为1,74LS148的5端,即
=0,而
优先编码器和计数器都正常工作;
③当在规定时间有人按下抢答按键时,
输出为0,1Q=1,
=1,优先编码器停止工作,此后选手的抢答无效,电路将按键者的编号显示在LED上;同时,1Q=1,计数部分的计数脉冲
=0,计数器停止工作,此时的倒计时时间记录并显示在LED上;74LS148的
端由1跳变到0,Q输出暂态高电平,发光二极管亮;
④如果在规定时间内无人抢答,
由1跳变到0,Q输出暂态高电平,发光二极管亮;
=1,抢答电路停止工作,此后的抢答按键无效。
(3)实验数据记录
74LS148
74LS279
74LS48
74LS192②
74LS192①
主持人开关S
1Q
0
1
0
0
0
0
1
0
CP
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
CP
有人
抢答
0
0
1
1
1
1
1
1
0
74LS121
555
主持人
开关S
CP
1Q
S
PR
4
3
1
1
CP
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
CP
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
有人
抢答
1
CP
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
五、结束语
经过一个多星期的共同努力,我们终于完成了数字电路课程设计课题。
虽然时间不长,但是在这个过程中我们得到了很多东西。
因为以前没有做过这一方面的课题,所以一开始看到这个题目的时候有点不知所措,不知道从什么时候开始做,不知道焊枪怎么使用。
经过老师的指导后,我和另两位同学开始查资料、讨论,开始设计整机电路原理图,我们觉得只有设计好这个才是前期准备的关键。
在这个过程中,我们有冲突、争论、矛盾,但是经过商量我们找到了最好的解决办法,同时也收获了友谊。
在这一段时间内,我们经历了阶段性成功的喜悦、测试失败后的失望、陷入困境时的不知所措、重新投入的振作。
在老师的指导下,我们终于成功解决所有问题,当接通电源,计时器在跳动,一切都正常工作的时候,我们终于体验到成功的快乐,我们培养出了无与伦比的默契和深厚的友谊。
通过本次课程设计,最大的收获就是把书本和实践结合起来了,提高了动手能力。
学到了很多东西,懂得了团结合作的真正意义,对我们以后的学习和工作帮助很大。
作为电气专业的学生,课程设计对于我们来说是很重要的。
这次实验,让我们从开始的不懂不会不敢,到现在基本了解了每一个元件的构成和功能,可以记住每个元件管脚的位置,能大致看懂每部分的构造和应用,以及在面对焊接电路常见问题时能简单处理,确实让我们受益匪浅。
虽然这次设计中遇到不少问题,例如抢答器数字显示问题报警电路,二极管不亮,但我们都一一的在老师的指导下解决了,这次课程设计是成功的,我们都从中学到了很多可贵的东西。
除了专业知识的提高,自己动手能力和思考问题方式的多样性,更多的则是团结互助和细心做好每一步的觉悟。
最后,感谢老师给我们这次宝贵的实习机会,感谢老师的指导,我们会更加努力!
六、参考文献
[1]陈大钦.电子技术基础实验[M].高等教育出版社,2008年第3版.
[2]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M].高等教育出版社,2006年第3版.
七、整机电路原理图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 定时 抢答 设计 报告
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)