多路智能竞赛抢答器设计

1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师： 工作单位： 题目：多路智能竞赛抢答器设计初始条件：74LS483 片，74LS2791 片，74LS1481 片,74LS192 2 片,74LS90 2 片，LM555 1 片，74LS121 1 片，74LS00 1 片，74LS32 1 片,74LS08 1 片，电 阻若干，电容3个，开关11个，蜂鸣器1个，LED 2个，三极管2N3096 1个， 导线若干。要求完成的主要任务：1.基本功能设计一个智力竞赛抢答器，可以同时供 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

2、号相对应，分别是 8、S、S2、S、S4、S5、&、S。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。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数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外要封存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号 一直保持到系统清零为止。2.扩展功能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，档节目主持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响持续 0.5S左右。 教育资料教育资料参赛选手在设定的时间内抢答，抢答

3、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。00。如果定时抢答时间已到，去没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封存输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示时间安排：第19周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主17楼九号实验室指导教师签名：年 月 日系主任（或责任教师）签名：年 月 日多路智能竞赛抢答器设计 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 摘要5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document .多路智能竞赛抢答器原理

4、电路 7 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 总体方案7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 单元电路设计及元件选择 7抢答电路设计7定时电路设计11报警电路设计16 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 元件参数计算17 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document .仿真结果及分析 18 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 抢答电路18 HYPERLINK l bo

5、okmark46 o Current Document 定时电路18 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 报警电路19 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 仿真结果分析 19 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document .小结，建议与体会20 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document .元件清单21 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document .参考文献22.实物图23摘要抢答器

6、常用于知识竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，通过抢答者所处位 置的数字显示能准确、公正、直观地判断出第一抢答成功者。本次课设通过数电课上所学知识，用一些较为简单的元件，实现智能竞赛抢 答器的设计。做到集抢答器和数显倒计时器于一体。并通过七段数码管显示倒数 计时与成功抢答者，并在倒计时到时蜂鸣器报警。通过本次课设，积累一定的实 践经验，掌握一般设计方法与实验步骤，为将来进入更为复杂的应用领域奠定基 础。AbstractVies to answer first device often used in knowledge contest, style entertainment (vies to

7、answer first activities), through the vies to answer first the location of the digital display accurate, fair and straightforward to determine first vies to answer first winners.This course set by several electric knowledge they learned in class, with someof the more simple components, intelligent v

8、ies to answer first device design competition. Do integrating responder and digital display timer. And through seven segment digital tube display vies to answer first countdown and success, and in the countdown to when the buzzer alarm.Through this class set, accumulated certain experience, grasp th

9、e general design method and the experimental steps, into more sophisticated applications to lay the foundation for the future1多路智能竞赛抢答器原理电路总体方案图1总体框图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，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁 止状态，编号显

10、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。单元电路设计及元件选择抢答电路设计电路抢答部分选用优先编码器 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，具按键操作无效

11、。工作过程：开关 S置于“断开”时，RS触发器的R 端均置0, 4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端引脚 5电平为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，2Q2=1, BI/RBO=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，DCBA=010,1经译码显示为“5”。 此外，2Q2= 1,使74LS148优先编码引脚5工作标志端EI = 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2Q2= 1, 使优先编码工作标志端引脚5电

12、平为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。下图 2为设计电路。+6v山 I I I I 111474LS46KBA2 Al AD+5v主呼人 控制开 关10KC74L52r9厂r可可炉开始5gS ST出於T1费 而 74 4817 E E M 5121151O3CQX0图2抢答电路74LS148的引脚图如下图3所示各司(T OP 5E时OUliuliaittufLU UJ LU LU HI LJ 山臼 I ( ，曰 总 川 owOlfTWB图3 74LS148的引脚图74L

13、S148为8线3线优先编码器，将8条数据线（0 7）进行3线（4-2-1） 二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。利用选通端（EI）和输出选通端（EO可进行八进制扩展。引出端符号：0-7编码输入端（低电平有效）EI选通输入端（低电平有效）A0、A1、A2编码输出端（低电平有效）GS宽展端（低电平有效）EO选通输出端其功能表如下表1所示表1 74LS148功能表输入1输出ETTaT,T,T,TJLJUJIjJPt 65i 8 C）加图7 74LS192的引脚图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。图中：PL为置数端，CPUfe加计数端，CP

14、M减计数端，TCU为非同步进位输出端，TCM非同步借位输出端，MR青除端。其功能表如下表4所示表4 74LS192功能表输入输出MRPL匚P3P2PlPOQ3Q2QIQO1XXXXXXX000Q00XXdCbadcba011XXMX加计数011XXXX例计数74LS90弓I脚图如下图8所示i |洲 tnl 31| q| 一|cTi *匚 0 4 Lk ci ten S, OJ74 TOOCPj 用 di IV 5v|il 9asi1 alM tT-图8 74LS90弓唧图74LS90由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，整个电路可分两部分, 其中FA触发器构成一位二进制计数器；FR FG

15、FB构成异步五进制计数器，在74LS90计数器电路中，设有专用置“ 0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。其功能表如下表5所示表5 74LS90功能表Reset Inputs复位输入输出RO(1)R。R9(l)R9(2)QDQCQBQAHHLXLL ,LLHHXLLLXXHHHLLHXLXLCOUNT COUNT COUNT COUNTLXLXLXXLXLLX定时芯片LM555弓唧图如下图9所示图9 LM55田唧图TR 为触发，RESJ复位，CV为控制电压，TH为阀值，DIS为放电。由LM55讲勾成多谐振荡器作为秒脉冲电路，其电路图如下图十所示图10脉冲电路周期1S的时钟脉冲经右图的

16、U12A(74LS00)和U12D(74LS00)X到74LS192 的4弓|脚(DOW N使74LS192减计数，达到倒计时的效果。 U12A (74LS0。或 非门的另一个输入端接秒十位 74LS192的13引脚(BO。如果定时抢答时间已到而没有选手抢答，13引脚(BQ输出低电平，LM555 的时钟脉冲不能通过U12A(74LS00), 74LS192由于没有时钟脉冲输入，停止减 计数，时间显示静止不动。如果中途有选手抢答，U2B (74LS279)白13引脚(2Q2输出高电平，经 U12C(74LS00反向成低电平0输入U12D(74LS00珀其中一端，使时钟脉冲不能 通过U12D(74

17、LS00), 74LS192由于没有时钟脉冲输入，停止减计数，时间显示静 止不动。或门芯片74LS32引脚图如下图11所示电虫 ，叫T司%图11 74LS32引脚图与非门芯片74LS00引脚图如下图12所示A*11tJ LEJrV -1M n U BE *2 tvu图12 74LS00引脚图报警电路设计报警电路由单稳态触发器 SN74121和蜂鸣器组成。SN74121的5引脚（B） 接S1的一端，当S1拨向开始后，5引脚（B）电平变高电平，有一个上升沿， 触发器触发，蜂鸣器发出声响。U18A（74LS08L俞出端接SN74121的3引脚（A1）,输入端接U3（74LS148）的 14引脚（GS

18、,抢答开始后，SN74121的5引脚（B）, 4引脚（A2）为高电平， 当有选手按下按钮后，U3（74LS148）的14引脚（GS输出一个负脉冲，触发器触 发，蜂鸣器发出声响。与门U18A（74LS08网到时延的作用，保证电路的时序的正确性，使电路能正常工作。SN74121的4引脚（A2）接秒十位的74LS192的13引脚（BO ,没有选手抢 答时，当定时抢答时间到时，SN74121的5引脚（B）, 3引脚（A1）为高电平， 秒十位的74LS192的13引脚（BQ输出低电平，使SN74121的4引脚（A2）有 一个下降沿，触发器触发，蜂鸣器发出声响。报警电路设计电路如下图 13所示vccDCD

19、 BARGRAPHEND7R111OQQ2N3904SN74121NSONALERT 2000 Hz图13报警电路元件参数计算脉冲频率计算：t 07 r5 2R6 clR15=10k, R16=68K C1=10uFf=1/0.7 X (10k+268k) X10M0-6 = 1S。故取 R15=10k,R16=68k总电路图总电路图如下图14所示图14总电路图二仿真结果及分析抢答电路主持人开关J2置于开始位后，先按下其中一个抢答按钮 J1,随后按下另外任一抢答按钮。抢答结果如下图15所示：图15抢答仿真结果定时电路当开关J2置于停止位时，可以设置定时时间的长短，按下其中J4,设定时问加1,按

20、J4 15次后，如下图16所示。图16定时仿真结果一段时间没有人抢答，则定时器开始倒计时，下图17为倒计时到8秒时的结果图17倒计时仿真结果报警电路当倒计时结束时没人抢答，蜂鸣器响，其效果如图18所示DCD BARGRAPHU16-Ri 6SNT4121N- SOWkLT WQQHZ 图18报警仿真结果仿真结果分析综上所述，该多路智能竞赛抢答器可实现以下功能1可供八位选手进行抢答，主持人按下抢答按钮后，只会记录第一个抢答人员的编号2可进行倒计时，时间可由主持人调节。3在倒计时结束时还未有人抢答，会触发报警。因此，该多路智能竞赛抢答器可实现课程设计所要求的所有功能小结，建议及体会通过课程设计，发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自