八路智能竞赛抢答器Word格式.docx
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八路智能竞赛抢答器Word格式.docx
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学号:
1**24**4*9
指导教师:
2016年6月
一、设计目标和要求
(1)设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,其编号分别是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功能。
抢答开始,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示选手的编号,同时扬声器发出音响提示此外.要封锁输人电路,禁止其他选手抢答,并将优先抢答选手的编号—直保持到主持人将系统清零为止。
(4)抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间长度可以由主持人设定(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,同时扬声器发出短暂的音响,音响持续时间为0.5s左右。
(5)参赛选手在设定的时间内抢答,抢答有效;
有效抢答结束定时器停止工作.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,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后做无效抢答,时间显示器上显示00。
(7)限定计数器选用条件计74LS160,显示部分选择共阴型数码管,译码
器选用74LS48,倒计时时间为30S。
二、工作原理及数据分析
定时抢答器的总体框图如图1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。
图1定时器总体框图
图1所示的定时抢答器的工作过程是:
接通电源时,节目主持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时显示器显示设定的时间;
当节目主持人宣布抢答题目后,说一声“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,扬声器发出音响提示,抢答器处于工作状态,定时器倒计时开始。
当定时时间到,却没有选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选手在超时后抢答。
当选手在定时时间内按动抢答键时,抢答器要完成以下四项工作:
(1)优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后由译码电路显示编号;
扬声器发出短暂音响,提醒节目主持人注意。
(2)控制电路要对输人编码电路进行封锁,避免其他选手再次进行抢答。
(3)控制电路要使定时器停止工作,时间显示器上显示剩余抢答时间.并保持到主持人将系统清零为止。
当选手将问题回答完毕,主持人操作控制开关.使系统回复到禁止工作状态,以便进行下—轮抢答。
八路抢答器一共分为一下几个部分电路:
1.抢答电路,2.定时电路,3.报警电路。
1.抢答电路
抢答电路的功能有两个:
—是能分辨选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;
二是要使其他选手的按键操作无效。
选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能,其电路组成如图2-1,2-2所示。
图2-1抢答器电路
图2-2仿真抢答器电路
74ls48引脚图和逻辑图
其工作原理是:
当主持人的控制开关处于“清除”位置时,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
=0,显示器灭灯;
74LS48的选通输入端
=0,74LS48处于工作状态,此时锁存电路不工作。
当主持人将开关拨到“开始”位置时,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,等待输入端
、·
·
、
输人信号。
当有选手将键按下时(如按下S5,74LS148的输出
=000,
=0,经RS锁存器后,CTR=1,B=1,74LS279处于工作状态;
4Q3Q2Q=101,经74LS48译码,显示器显示“5”。
此外,CTR=1,使74LS148的
端为高电平.74LSl48处于禁止工作状态,封锁了其他按键的输人。
当选手按下的键松开后,74LS148的
为高电平;
但由于CTR维持高电平不变,所以,74LS148仍处于禁止工作状态,其他按键的输入信号不会被接收。
这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。
当优先抢答者回答完问题后,由主持人操作控制开关S,使抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。
2.定时电路
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、74LS48D译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。
完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后,进行30s倒计时。
当有人抢答时,计时停止。
两块74LS192实现减法计数,通过译码电74LS48D显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。
74LS192的预置数控制端实现预置数30s,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。
本模块采用可预制的十进制同步加/减计数器74LS192,192的清除端是异步的。
当清除端(CLR)为高电平时,不管时钟端(CPD、CPU)状态如何,即可完成清除功能。
192的预置是异步的。
当置入控制端(~LOAD)为低电平时,不管时钟CP的状态如何,输出端(QA~QD)即可预置成与数据输入端(A~D)相一致的状态。
192的计数是同步的,靠CPD、CPU同时加在4个触发器上而实现。
在CPD、CPU上升沿作用下QA~QD同时变化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
当进行加计数或减计数时可分别利用CPD或CPU,此时另一个时钟应为高电平。
电路如图3-1,3-2所示。
图3-1定时电路
图3-2仿真定时电路
3.报警电路
由555定时器和三极管构成的报警电路和74ls160原理图如图4.图5所示。
其中555定时器构成多谐振荡器,振荡频率为
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4
三、仿真测试及分析
1、测试目标:
测试八路智力抢答器是否具有相应功能
2、测试流程
运行电路,通过开关控制电路工作,测试电路是否具有相应功能。
3、所需要的仪器设备:
1.优先编码器74ls1481个
2.可逆计数器74ls1922个
3.十进制计数器74ls1602个
4.RS触发器74ls2792个
5.译码器74ls483个
6.5v共阴数码管3个
7.555定时器1个
8.2输入与非门74ls002个
9.3输入与门74ls112个
10.各类电阻15k.68k.10k等.
11.10uf电容1个
12.0.01uf电容1个
4、测试电路
开关闭合,倒计时30s
开关复位,开始倒计时
抢答之后,显示抢答编号
闭合另一个开关,显示无变化
主持人开关控制闭合,示数消失,显示倒计时30s
5.遇到的问题,以及解决办法。
(1)抢答电路中,数码管前需要安置一个定值电阻rpack7,在没安置rpacck7前,测试电路一直无法显示抢答选手号码。
通过查询网络和书籍资料,我发现,在74ls47或74ls48显示译码器和数码管之间添加一个电阻排有稳定电平的作用,只有在它们之间串联rpack7才能达到设计要求。
(如下图所示)
四、心得体会
针对课设题目八路抢答器,一开始还没有头绪,不会运用所学知识进行有效设计,但通过上网查阅各种类似的设计,查阅所提供的芯片功能,确定基本设计方案,又通过仿真验证试验方案的可实行性。
虽说比较烦杂,但却对设计一个电路有了基本的经验。
通过两周的课程设计,使我对数字电路有了进一步的了解,在设计抢答器、报警器、定时器的过程中,通过翻阅资料,上网搜索等,我对各电路器件(如:
与非门,555定时器和LED显像管等)及原理有了更深一层次的认识,既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。
开始时我还不太明白电路是如何连接的,并且对其原理也不甚了解,但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助,最终使我克服了难关,并成功地作出了设计。
两周的锻炼,,我有过对知识掌握不足时的迷茫,也有过思路不清时的懊恼,但一路走来,我却收获了知识,收获了希望和努力后的成果。
这次的课程设计使我懂得了理论应与实践相结合的道理,一个人只有理论知识往往是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合,从理论中得出结论,才能真正的掌握它,真正为社会服务,从个人提高自己的实际动手能力和独立思考团结合作的能力。
在这次的课程设计中我深刻的体会到了自己知识的匮乏,我应该学会查询资料,认真的操作,因为在设计过程中,我失败过不止一次,结果都是因为粗心大意,所以我还找到了自己的缺点,努力克服,才能学得更好。
这次的课程设计不仅帮助我巩固了书本知识,还加强了我的动手、思考以及解决问题的能力,所以我很感谢这次课程设计。
总之,在设计过程中学到了许多。
作为现代的大学生,如果仅停留在以往的层次上,是远远跟不上时代的步伐,也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里,通过此次实习,看到了自己的水平和差距,学要在今后的学习中又进一步的提高。
五、参考文献
阎石等编,数字电子技术基础(第五版)[M],高等教育出版社2011年11月朱清慧等编,Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真[M],北京:
清华大学出版社
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- 关 键 词:
- 八路 智能 竞赛 抢答