八路抢答器课程设计Word文档格式.docx
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0816010**
学生院系:
电子工程系
2010年10月25日
八路智力抢答器
一、设计题目
八路智力竞赛抢答器
二、课程设计目的
(1)培养综合性数字电路的设计能力。
(2)掌握八路智力抢答器的设计、组装和调试方法。
三、设计内容和要求
3.1设计内容
1、设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,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相对应,分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
2、给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。
3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在数码管上显示出选手的编号,同时用发光二极管做的指示灯给出提示。
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零为止。
4、抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30s)。
当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示,同时发光二极管做的指示灯给出提示。
5、参赛选手在设定的时间内抢答,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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
6、如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
3.2设计要求
1、画出电路原理图(或仿真电路图);
2、元器件及参数选择;
3、电路仿真与调试;
3.3制作要求
自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。
3.4编写设计报告
写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
四、设计总体框
如图
(一)所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。
其工作原理如下:
抢答器系统原理框图如上所示。
它由主体电路和扩展电路两部分组成,主体电路完成基本抢答后,选手按动抢答键时,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
五、单元电路设计方案和原理说明
⒈抢答器电路设计
(1)抢答电路的功能有两个:
一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示译码电路用;
二是要使其它选手按键操作无效。
(2)选用优先编码器74LS148、RS锁存器74LS279、译码器74LS48组成抢答电路。
(3)抢答电路工作原理:
当控制开关置于“清除”位置时,RS触发器的
端为低电平,输出Q4—Q1全为低电平。
此时7448的
=0,显示器灭灯;
74LS148选通输入
=0,74LS148处于工作状态,而锁存电路不工作。
当控制开关置于“开始”位置时,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态,当有选手按键抢答时,如5号选手优先按5号键,则74LS148输出Y2Y1Y0=010,YEX=0,经RS锁存后,Q1=1,
=1,7448工作,Q4Q3Q2=101,经7448驱动译码后,显示器显示数字5。
Q1=1使74LS148为高电平。
即74LS148禁止工作,封锁其它按键输入,当按下的按键松开后,74LS148的
EX为高电平,但由于Q1输出仍为高电平不变,所以74LS148仍处于不工作状态,其它按键的输入信号不被接受,这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。
如图所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图,
⒉定时电路设计
主持人设定抢答器时间,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,可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆,计数器74LS192进行设计,倒计时到零时,定时电路输出低电平有效的“定时到信号”。
如图所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。
3.报警电路设计
抢答器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,发光二极管发光,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键时,发光二极管发光,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,发光二极管发光,同时抢答电路和定时电路停止工作。
根据上述功能要求,由于仿真软件的限制,因此报警电路没有用时序控制电路来控制,只是使用发光二极管来实现报警电路的功能。
4、用555构成多谐振荡器
工作原理:
由555定时器和三极管构成报警电路。
其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/[(RI+2R2)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。
控制输入信号为经过编码的抢答选手的信号,当有人在有效时间内抢答时,定时时间到时无人抢答时,输入信号为高电平,报警电路发出报警信号;
反之,输入信号为低电平时,报警器不工作。
六、单元电路设计方案和原理说明
1、抢答电路
第2路抢答器抢答后的显示,同时发光二极管指示灯发光,如下图:
抢答电路仿真
2倒计时电路
倒计时开始后开始计数,同时倒计时指示灯亮直到倒数到0秒熄灭,如下图:
倒计时电路仿真
七、实验结果及分析
接通电源,开关打到预置端,倒计时数码管显示30。
主持人拨动开关后,倒计时电路开始从30秒倒数,8路触点开关处于待命状态。
若有选手按下所在开关(抢答),抢答电路显示选手所在编码(0~7),倒计时电路停止计时。
同时其他选手所在的开关被锁定,抢答无效
如果30秒倒计时结束后仍无人抢答,LED灯熄灭,倒计时电路锁定为00,抢答不再有效。
这时只需主持人重新将开关打到预置段,整个电路全部回到初态。
准备进行下一轮抢答。
八、课程设计体会
这次课程设计的电路是比较复杂的。
虽然以前在模电课程设计中接触过一些电子电路,但在初期还是感到无从下手。
在整个电路的设计过程中,花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上,在多种方案的选择中,我们仔细比较分析其原理以及可行的原因,最后还是在通多次对电路的改进,上机仿真以及接线调试,终于使整个电路可稳定工作。
设计过程中,我深刻的体会到在设计过程中,需要反复实践,其过程很可能相当烦琐,有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做,那时心中未免有点灰心,有时还特别想放弃,此时更加需要静下心,查找原因。
设计思路是最重要的,只要你的设计思路是成功的,那你的设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充分的准备,像查找详细的资料,为我们设计的成功打下坚实的基础。
设计单元电路阶段,这个阶段可以说是考察数电书本知识的阶段。
所有的设计方法还有步骤在数电书上都有,而且还有例题。
这个阶段遇到的主要问题就是以前的知识忘记不少,所以做设计的时候要常随手翻阅课本,等于是做了几道数电作业题。
这个阶段的难度也不是很大,一般翻课本就可以找到答案并解决问题。
实验阶段可以说是这次设计中最重要的部分,因为以前的只是理论而不是真正的实体。
所以说它是最重要的。
实验阶段我们遇到的问题有:
对软件不熟悉;
对实验过程中信号的测量知识学习很少;
因为各个模块是分开做而后又组装到一起的,所以兼容性不是很好(也就是不能融合为一个整体,部分工作能行但是接到一起就会出现问题);
针对以上几个问题我们作出了以下的“对策”:
软件不熟悉,就借来参考书,一步一步的对着学,而且老师给的资料上也有软件的使用说明,所以随着接触的增加软件也就越来越熟悉,这方面的问题不是太难因为一边理论一边学习正好是学习的好方法,而且也学的特别快。
制作过程是一个考验人耐心的过程,不能有丝毫的急躁,电路的焊接要一步一步来,焊点多,走线复杂。
这又要我们要灵活处理,一边操作一边构思,在不影响试验的前提下加快进度。
附:
整体电路图
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- 关 键 词:
- 八路 抢答 课程设计