电子课程设计抢答器

1、HEBEI UNITED UNIVERSITY电电子子技技术术课课程程设设计计说说明明书书设计题目：抢答器抢答器学学 号：号：201214660104、201214170127、201214660210学生姓名：学生姓名：李志权、刘玉可、尹世冲李志权、刘玉可、尹世冲专业班级：专业班级：1212 电气电气 3 3 班班学学 院：院：电气工程学院电气工程学院指导教师：指导教师：何佳何佳2015 年年 1 月月 8 日日 摘 要-I-摘 要 本文设计可供四人抢答的抢答器电路并对其进行仿真。首先本文提出了一种控制以及计时电路的方案，并对其进行了论证。设计方案先利用 D 触发器74LS175 组成的抢答

2、电路实施抢答电路的运行，然后利用 555 集成电路构成秒脉冲发生器；然后用其产生的矩形波触发倒计时计数器；运用输出的进位电压控制计时器的停止，并发生警报。然后用 Multisim12 对电路进行仿真和整体的性能指标测试。经过测验，得到了比较符合要求的仿真结果。关键词 ：D 触发器 74LS175；七段显示译码器 74LS48；555 集成电路；递减计数器；目 录-II-目 录摘 要.I1 题目与要求.12 设计思路及总体方案.22.1 设计思路 .32.2 总体方案 .33 元器件选型及依据.54 单元电路的设计.54.1 抢答模块电路原理 .64.2 台号显示模块电路原理 .64.3 倒计时

3、模块电路原理 .75 仿真与调试.96 问题与收获 .10参考文献.10电子技术课程设计说明书-3-1 题目与要求1.11.1 题目题目 抢答器1.21.2 要求要求1.四人抢答器，每人一个抢答按钮，并显示抢答者台号。2.主持人功能：发出抢答指令，系统清零，预置 30 秒限时时间。3.电路具有时间显示功能和限时功能。在限时内，有人抢答，显示电路停止工作。若限时时间到，未有抢答，也停止工作。4.声响功能：当发出抢答信号或限时时间到，发出持续的单音以作提示；当30s 倒计时结束时，同样有持续的单音提示。2 设计思路及总体方案2.12.1 设计思路设计思路设计思路：利用 D 触发器上的置位或复位实现

4、抢答电路的信号的优先输入，通过置数器、BCD 七段显示译码器和数码管把优先抢答的选手号码显示出来；由 555 定时器组成的多谐振荡器发出的秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包括控制电路。2.2 总体方案2.2.1 总体设计 抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用 LED 数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用 LED 数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主电子技术课程设计说明书-4-持人和选手。抢答时间设定 30 秒，报警响声

5、持续 2 秒。接通电源后，主持人按下复位开关，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人按下开始开关，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，选手在给定时间内抢答时，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、二次抢答无效、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“复位”和“开始”状态开关。2.2.2 总体框图抢答器的设计方框图如图 2.1 所示。包括抢答器电路，秒脉冲发生器电路、倒计时电路、译码与显示电路、报警电路和控制电路等六个部分组成。倒计时电路递减计时，每隔 1 秒钟，计时器减 1。其中抢答器，计数器和控制电路是系统的

6、主要部分。抢答器电路完成抢答功能，计数器完成 30 秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接复位、启动计数器、译码显示电路的显示功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示 00，同时蜂鸣器发声。30 秒内如果有人抢答，显示器显示台号，计数器停止计数，相应台号的 LED灯发光，同时蜂鸣器发声。抢答按钮触发器锁存电路置数器主持人控制开关控制电路报警秒脉冲产生电路计时电路译码器显示电路显示电路 图 2.1 抢答器电路总体结构框图3 元器件选型及依据发光二极管电子技术课程设计说明书-5-5V 电源 2 个PB-DPST 开关 6 个；1K 欧姆电阻 10 个；74LS175N 1 个74

7、LS192D 3 个74LS00D 2 个74LS21N 1 个555 定时器 2 个电容 470nF 2 个电容 100Nf 2 个LED 小灯泡 4 个74LS32D 2 个74LS08D 1 个74LS04D 1 个蜂鸣器 2 个数码管 3 个74LS48 3 个4 单元电路的设计4.1 抢答模块电路原理 图 4.1 抢答模块的电路原理图电路可以完成两个功能：一是能够分辨出选手按键的先后顺序，并且能够锁存优先抢答选手的号码，同时置数显示电路显示编号；二是后面的选手按键操作将无效。工作过程：若开关 s8 开启时，则输入为高电位“1” ，经过 D 触发器 Q1 置1，则对应的 LED 灯 1

8、 点亮，其他 D 触发器都置零，Q1、Q2、Q3、Q4 通过两个电子技术课程设计说明书-6-2 输入或门对置数器 74LS192 置数“0001” ，在显示电路上显示出来。另外，将Q1 、Q2 、Q3 、Q4通过四输入与门反馈到 D 触发器的 CLK 端，使其时钟信号处于无效状态，此时电路封锁，其他抢答按钮均无效。如有再次抢答需由主持人将开关重新置清除然后再进行下一轮抢答。4.2 台号显示模块电路原理 台号显示模块由置数器 74LS192 及 BCD 七段显示译码器，数码管组成，若1 号台抢答则，通过或门将 Q1、Q2、Q3、Q4 连接到置数器的置数输入端，将其置为“0001” ，再通过显示译

9、码器在数码管上显示出来。同时倒计时停止，蜂鸣器发声。图 4.2 台号显示模块的电路原理图4.3 倒计时模块电路原理电子技术课程设计说明书-7-图 4.3 倒计时模块的电路原理图节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时，定时 30 秒，计数器由两片74LS192 同步十进制计数器构成，利用错位输出端 BO 于下一，级 DOWN 相连，30 循环设置为，十位片 DCBA=0011，个位片 DCBA=0000，置数输入端接地，up 端接选手输入信号，当有信号输入是加一，load 端接电源和复位开关用于复位，down 加开关控制计数器的减法。计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路 555 提供。当复位开关按下时，

10、给 74ls192 一个低电平，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74ls192 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，再一次倒计时，译码及显示电路有译码驱动器 74LS48 和 7 段数码管组成。4.4脉冲产生模块电路原理电子技术课程设计说明书-8-图 4.4 脉冲产生模块的电路原理图秒脉冲发生器由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器，F=1Hz。电子技术课程设计说明书-9-5 5 仿真与调试仿真与调试抢答器仿真电路图电子技术课程设计说明书-10-6 6 问题与收获问题与收获6.1 设计过程中该遇到的问题

11、（1）在设计方案时，遇到了信号不能锁存的问题。经过查找资料，了解如何通过 D 触发器的输出信号来反馈回 D 触发器的脉冲端来进行锁存。（2）在仿真时遇到了数码管没显示的问题。通过请教同学、比对电路图发现连接错误。（3）倒计时到 00 的时候不能停止，又从 99 开始倒计时。通过查阅资料，了解 74LS192 的使用方法及功能，将减法器的借位端反馈到时钟信号，当到 00时产生借位信号 0.将时钟信号封锁在无效状态，故计时停止。 (4)制作实物时发现没有三输入与门和三输入或门，后来用两个二输入与门、或门代替。6.2 收获与感悟 在此次设计中，我将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析研究此次电路设计任务和要求，建立初步的设计思想，选择合适的器件，然后按照分析的结果进行实际连接操作，进行电路仿真检测和校正，再进一步完善电路。在其中遇到一些不解和疑惑的位置，还有一些出现的未知问题，先自己查找资料或者上网寻找信息、和同学之间也认真分析讨论，然后对讨论出的结果进行实际检测校正。通过此次电路设计，我加深了对课本知识的认识理解以及应用，对一些器件的具体应用思想也有深刻的理解，以及对电路设计方法和实际电路连接实现特定功能也有了一定的认识。我相信在今后的相关的实际应用中我会充分的利用我这次电路设计过程中所学到的知识和经验。参考文献参考文献1 阎石主