三路抢答器课程设计报告书

1、简易三路抢答器目 录1 概述11.1任务要求 11.2工作原理21.3电路组成原理框图 22. 系统总体方案设计22. 1设计容 22.2控制电路设计 32. 3锁定器电路设计 42. 4定时电路设计 42.4报警及二极管发光提示电路设计 53. 元器件选型73. 174LS175 触发器13. 2NE555 定时器83.3 74LS192同步减法计数器 103.4 74LS48显示译码器123.5 74LS121单稳态振荡器 153.6电路设计中所用元器件清单164. 心得体会17参考文献18附录19键入文字简易三路抢答器摘要：抢答器几乎是每个娱乐节目的必备工具，抢答器最核 心的部分是自锁部

2、分，即当其中任一个选手抢答成功后，其他选 手将不能抢答，本设计方案是用三路抢答器的二极管电路和响铃 电路提示选手抢答成功，主持人按下开始健，响铃提示抢答开始, 并且定时器电路通过7段显示器显示抢答倒计时时间。1概述11任务要求设计一台可供3名选手参加比赛的三路抢答器。用数字 显示抢答倒计时间，由9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂 鸣器响1秒。选手抢答时，其座位前的指示灯亮，同时蜂鸣 器响1秒，倒计时停止。(1) 3名选手编号为：1, 2, 3各有一个对应编号的抢答 按钮.(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统的复原和 抢答的开始。(3) 抢答器具有数据锁存和灯光显示响铃提示的功能。抢 答

3、开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存， 其前面的指示灯亮，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编 码电路，使其他选手抢答无效。(4) 抢答器具有9秒的抢答时间。当主持人按下开始按钮 后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人 抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手 在设定时间9秒抢答有效，抢答成功，指示灯亮扬声器响， 音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，定时显示器上显示 剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5) 如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无 效。系统扬声器报警(音响持续1秒)，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

4、简易三路抢答器(6) 本设计采用555定时器产生频率为1必的脉冲信号， 作为定时计数器的CP信号。1.2工作原理抢答器的核心设计为抢答模块，抢答模块的主要功能是 自锁，即主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答后， 一旦有一个选手首先按下抢答按钮，其他两位选手将无法抢 答，同时指示灯亮响铃响，并且开始抢答时间的倒计时，可 以用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。抢答时间 设定9秒，报警响声持续1秒。抢答结束后主持人将开关拨 到复原”状态，抢答器处于禁止状态，定时器显示设定时 间(9s).13电路组成原理框图图1 一 12.系统总体方案设计2.1设计容当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电

5、路的作用而 进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出简易三路抢答器声音提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电 路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时 为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平 变化又反过来将触发电路锁定。另外本设计中若有多个开关 同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可 能是它们中的任一个产生有效输出，设计中采用控制电路、定 时器和译码器来显示倒计时时间，使时间控制的更加精准。设 计复原键可将LED显示器回到初始值9,主持人按复原键使电 路系统还原为下次抢答做准备。22控制电路设计抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要

6、完成以下三项功 能：1. 主持人将控制开关拨到开始”位置时，扬声器发声提示 抢答开始，抢答电路接通，定时电路进入倒计时状态。2. 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。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。根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。图2 - 1简易三路抢答器23锁定器电路设计该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并 锁定优先抢答者的编号，同时该选手前面的指示灯亮；二是 要使其他选手随后的按键操作无效.其工作原理为：当主持 人控制开关处于复原”时，D触发器的清零端为低电平，使 D触发器被强制清

7、零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关 拨到“开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，三个Q 非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在 一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电 平，与门输出端为低电平给D触发器脉冲端，当一有人抢答 时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在 一起，使得U3输出端为高电平给D触发器，于是D触发器就 有一个上升沿，使得相对应的二极管导通。另外，当选手松 开按键后，D触发器的Q非前一状态为低电平，与在一起后给 与门1；3,使得U3的输出端为低电平给D触发器，则D触发器 的脉冲输入端恢复原来状态，从而使得其他选手按键的输入 信号不

8、会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的 准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复 位，以便进行下一轮抢答。电路设计如下：简易三路抢答器图2-24吨 j ：丿尸2. 4定时电路设计主持人通过按开始健时抢答倒计时开始。定时为9秒，这 需要把74LS192对应的9, 10, 1, 15四个端子预置为1001”，计数器的 时钟脉冲由秒脉冲电路NE555提供。当开始开关按下时，给741S192 个高电平，从而开始倒计时，每来一个脉冲信号进行减计数一次。当有选手抢答或借位信号时，就使得741S192 的输入脉冲变成低电平，从而实现倒计时的停止。再按复位键 时，倒计时回到初始值9s为再一

9、次倒计时做准备。设计电图如下: o表3 - 1 74LS175的功能表输入输出MRCPID2D3DIQ2Q3QXXXXLLl|HtID2D3DID2D3d|HXXX保持LXXX保持简易三路抢答器通过对以上逻辑图和功能表的分析可知当主持人控制开关处于复 原”时，74LS175触发器的MR端为低电平，使D触发器被强制清零， 输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开始”时，D触发器Q 非端前一状态为髙电平，三个Q非端与在一起为高电平，再和抢答 按键信号和借位信号与在一起返还给D触发器的脉冲端，当没人抢 答时，抢答信号为低电平，与门输出端为低电平返还给D触发器脉 冲端，当一有人抢答时，抢答信号为髙电

10、平，并和U2的输出信号和 借位信号与在一起，使得U3输出端为高电平给D触发器，于是D触 发器就有一个上升沿，使得相对应的二极管导通。另外，当选手松 开按键后，D触发器的Q非前一状态为低电平，与在一起后给与门 U3,使得U3的输出端为低电平给D触发器，则D触发器的脉冲输入 端恢复原来状态，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。 这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性，达到了设计中自 锁的功能要求。3.2 NE555定时器Vcc屁图3-3秒脉冲NE55逻辑图简易三路抢答器VCC1 1DIS11TH CONT1 11 1765NE5552341 11 11 11 1GND TR OUT Rd

11、图3-4秒脉冲电路555管脚图和部构造图表3 - 2555定时器功能表斤DUllU12RsQuoT0XXXXX0导通1 UR1UR20100导通1UR1 UR21011截至1UR1UR211保持保持保持在正常工作的情况下，电路的输入信号端接入髙电平信号时 电容上的电压Uc=0, U1KUR1, U12UR2, 555定时器部比较器输 出电压都是高电平，基本RS触发器处在“保持”状态，若Q=0, 则三机管T导通，电路保持输出低电平状态，斤D是直接复位键, 当斤D为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出端都为低 电平。555定时器正常工作时耳D二1。简易三路抢答器3.3 74LS192同步减法计

12、数器Vqc Po MR TCo TCu pl P2 P3LlILzJ 乜JLlILaJLaJLzJLaJPj Q1 Qo CPd CPU Q2 Q3 GND图3 - 5 74LS192同步减法计数器外引线排列图1510953TT14P0QOP1QiP2Q2P3Q3CPuTCuCPdTCdPLMR3267(b)1213图3 - 674LS192同步减法计数器逻辑符号17简易三路抢答器表3-3减法计数器状态表计数脉冲数二进制数十进制数Q3Q2Q1Q0010019110008201117301106401015501004600113700102800011900000简易三路抢答器3. 4 74L

13、S48显示译码器图3 - 7 74LS48显示译码器逻辑图(b)简易三路抢答器图3 - 8 74LS48显示译码器方框图BINHSEG gT1zz&阳21 A .a20?21CT=0b20：21$V2013c20?21S d20?212 边21总 20?21$ g20521t11109_1514图3 - 974LS48显示译码器符号图表3 - 4 74LS48显示译码器真值表输入输出显不字LTRB1DCB A/RBOYaYbYcYdYeYfYg符1100001111111001X00011011000011X00101110110121X00111111100131X0100101100114

14、1X0101110110115简易三路抢答器1X01101001111161X01111111000071X10001111111181X10011111001191X1010100011C1乱码1X101110011001乱码1X110010110011乱码1X110111001011乱码1X111010001111乱码1X111110110000乱码XXXXX X000000008100000000000000XXXX X11111111在ZT灯测试输入端和动态灭零输入端丽都接无效电平（即1）时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字 符显示器的驱动信号，显示相应字符，除DCB

15、A=OOO0外丽也可 以接低电平，当BI/RBO输入低电平信号时，无论其它输入端时 什么信号，输出全部为0, J1/RBO作为输出端，Z7端输入低 电平信号时，输出全部为1,可以判断是否有损坏的字段。当ZT 端输入高电平信号，両端输入低电平信号时，若DBCA二0000, 输出全部为零，显示器熄灭，无显示功能。简易三路抢答器3.574LS121单稳态振荡器|C1O|C3X图3 - 1 074LS121单稳态振荡器方框图六UKVC图3 - 1 1 74LS121单稳态振荡器符号图简易三路抢答器由报警电路可以看出A1的脉冲输入端是由复位信号和Q非的 与信号和借位信号与在一起来提供的。所以当其中一个信

16、号为低 电平时，使得A1得到一个下降沿脉冲，因为NE555定时器产生的 信号频率为1HZ从而使A1的Q端输出一个时间长为一秒的高电平 信号，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。3.6电路设计中所用元器件清单表3-6序号元器件型号名称件数备注1Vcc35V稳压源2二极管5普通二极管3发光二极管3发光二极管4开光按钮4双向574LS1751D触发器674LS114三脚与门774LS211四脚与门8NE5551连接成多 谐振荡与 秒时钟脉 冲974LS1921同步减法计数器1074LS481译码器1174LS1211单稳态振简易三路抢答器荡器12七段显示器1共阴极13电容3普通电容14

17、电阻11普通电阻15响铃1普通表3 64 心得体会这次电子设计实习多我来说真的算是一个小小的挑战 了，一是邻近学期结束复习任务比较重，感觉时间很紧，二 是数电方面的知识掌握得太少，设计电路时难免就捉襟见肘 了，三是这时我们大学以来第一次带有答辩形式的实习，在 论文设计时格式方面有些可能顾及不到，四是用protel作图, 以前从来没接触过这种作图工具，所以一切都是自己一步步 摸索，就电路设计和画图就占去很大一部分时间。但就是这 次挑战让我学会一种新的画图方法和答辩论文的格式要求， 可以在以后设计毕业论文时轻松一些，而且让我结合课本所 学知识对74LS型触发器、同步减法计数器、单稳态振荡器和 NE555定时器的功能有了一定的了解，也算是帮助我复习和加 深了对电子技术课程数电部分的了解