数电课程设计八路抢答器

1、数字电子技术基础课程设计报告huizhou university16数字电子技术基础课程设计项 目八路抢答器专 业年级班别姓名学号1姓名学号2姓名学号3指导教师2012年6月25日、744刖百智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛 中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴 趣，并且能在极短的时间内， 使人们迅速增加一些科学知识和生 活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答， 如何计算答题时间等等问题， 若是仅凭主持人的主观判断， 就很 容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清 零等功能智能抢答器来解决这些问题。 在本次课程设计中，将

2、主 要设计一个供八人使用的定时抢答器， 利用本次设计出的电路制 造成的定时抢答器，即可轻松实现在八个人之间进行的抢答比赛 中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。目录一设计目的4二设计课题及其技术要求2.1 基本功能 42.2 拓展功能 .4三设计总体思路3.1 抢答器的组成框图 53.2 具体电路 7(1)抢答电路7(2)定时电路.8(3)报警电路.9(4)时序控制电路 10(5)整机电路11四元件选择 12五心得体会.13附录：参考文献 . .14一、设计目的1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所 学知识的能力。2、培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文

3、献资 料的自学能力。3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电 路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工 程设计方法。4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手 能力和进行数字电子电路实验的基本技能。二、其技术要求2.1 基本功能如下： 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 去参加比赛，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。 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编 号显示数码管灯灭

4、）和抢答的开始。 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 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，要封锁输入电路，禁止其他选 手抢答。优先抢答选手的编号一致保持到主持人将系统清零为止。2.2 拓展功能如下：1）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”开关后，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声响，声 响持续时间0.5s左右。2）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

5、统清零为止。3）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，时间显木器上显木00。三、设计总体思路3.1抢答器的组成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 动抢答键时，能显示选后的编号，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）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

6、答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出 声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时；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，然后由译码显示电路显示编号。2 .扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意。3 .控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进 行抢答。4 .控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢 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

7、工作状态，以便进行下一轮抢答。抢答按钮优先编码电 路锁存器洋码电路显示电路主持人控制 开关*控制电路报警电路主体电路秒脉冲产 生电路定时电路淳码电路显示电路扩展电路图(1)定时抢答器总体框图3.2具体电路抢答电路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）所示。其工作原理是，当主持人控 制开关处于“清除”位置时， rs触发器的r端为低电平，输出端 （4q1q）全部为低电平，于是74ls48的bi=0,显示灯灭。74ls

8、148 的选通输入端st =0,74ls148处于工作状态，此时锁存电路不公作。 当主持人开关拨到“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 心1的输 入信号，当有选手将键按下时（如按下 s3） , 74ls148的输出 y2ym=010, yex=0,经 rs 锁存器侯，ctr=1 , bi=1,74ls279 处 于工作状态，4q3q2q=101，经74ls48译码后，显示器显示出“5”。 此外，ctr=1 ,使74ls148的st端为高电平，74ls148处于禁止 工作状态，封锁了其他按键的输入。当按下的键松开后，74ls148的正x为

9、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受。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。图(2)抢答电路定时电路节目主持人根据抢答器的难易程度， 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，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) 所示，图(3)可预置时间的定时电路报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图(4)所示。其中555构成多谐振荡器震荡频率f =

10、(ri 2r12)cln21.43(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u9r1410k -1ri _； 一 口与. |11 1 m 一 wtext8，rh31qk .w、，10k ,ft/. . f喇聘伯、c3ls1-dcspeaker 炳=,图(4)报警电路时序控制电路时序控制电路时抢答器设计的关键，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入正常抢答工作状态。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

11、时抢答电路和定时电路停止工作。根据上面的功能要求以及图(2)和图(3),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的输入使能端st。图(5)a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ctr=0 ,经g2反相，a=1 ,则从555输出端 来的时钟信号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，来自于图 （3）中74ls192的 借位输出端亚=1 ,门g2的输出st=0,使74ls148处于正常工作 状态，

12、从而实现第一个功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键 时，ctr=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st=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，从而实现第三个功能的要求。74ls121用 于控制报警电路及发声的时间。a抢答与定时电路的时序控制电路b报警电路的时序控制电路图（5）时序控制电路整机电路定时抢答器的主体逻辑电路如图（6）所示图(6)定时抢答器的主体逻辑电路四、元件选择序号元件名称型号数量1六门反相器sn74hc04n12双4输入与门hd74ls2

13、1p134线一七段译码器hd74ls48p348线一3线优先编码器sn74hc148n15十进制计数器cd74hc192e26rs触发器sn74ls279an17555定时器ne555p28单稳态触发器dm74121n19陶瓷电容0.1 仙 f210电角单电容10仙f111电角单电容100 仙 f112电阻1kq113电阻15kq214电阻68kq215电阻510 q4五、心得体会数电的课程结束后，接下来的是课程设计，刚开始时，对项目的 选取举棋不定。因为刚刚接触数电时，学的是逻辑、学的是芯片，74、 74、74听到最多的，但很陌生，所以很纠结项目的选定，经小组 讨论决定，选最接近娱乐生活用的八路抢答器。选定项目后，就开始 去摸索所学的74系列各芯片的相关设置与功能。在前几次课程实验 后，对相关芯片有所了解，所以就可以很快得开展电路设计、仿真、 调试整整用了两天。由于对电路有所把握，所以在实验室搭建电 路验收很顺利。这次实践的机会让我们认识到实践是检验真理的唯一 标准，在实际中遇到突发的情况也能随机应变，即时想出对策，而且 能运用周围的现有的材料改变本来的电路， 但不改变原理。虽然整个 过程艰苦，但这次的动手机会让我获益良多，从实践能力和意志品质 方面都有了进一步的提高。确实，学电子类的靠技术吃饭，要多动脑，多动手实践才能真正 去把握，仅仅