四路数字显示抢答器

1、课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号：. 学 院： 专 业：题 目： 电子综合应用实践：: 课程设计任务书学 院： 专 业：课程设计题目： 电子综合应用实践： 起迄日期：课程设计地点： 指导教师：系 主 任：课 程 设 计 任 务 书 课 程 设 计 任 务 书 目 录1 引 言：. 1 2 系统整体框图. 1 3 方案论证. 1 3.1 抢答器电路. 1 3.2 定时电路. 3 3.3 报警电路. 5 3.4 时序逻辑电路. 6 4 整机电路图. 8 5 所用元器件列表. 8 6 总结. 9 附录 参考文献1 引 言学校和电视节目等单位常举办各种智力竞赛, 在各种竞赛中除了必答环节，

2、我们还经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过抢答的方式来判断选手的答题权. 本设计就是一个4人智力竞赛抢答器。2 系统整体框图 图2.1 系统整体框图接通电源后，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"

3、清除" 和" 开始" 状态开关。3 方案论证本设计由抢答器电路、定时电路、报警电路、时序逻辑控制电路组成。 3.1抢答器电路设计电路如图3.1.1所示。电路选用优先编码器 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，其按键操作无效。工作过程：开关S 置于" 清除" 端时，RS 触发器的 R、S 端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）0，使之处于

4、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S2），74LS148的输出经RS 锁存后，CTR=1,RBO(图中4端 =1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=010,经译码显示为“2”。此外，CTR ，使74LS148 优先编码工作标志端（图中8号端），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CTR ，使优先编码工作标志端（图中8号端），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“

5、清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线3线优先编码器，表3.1.2为其功能表。 图3.1.1 数字显示抢答器电路表3.1.2 74LS148真值表 3.2定时电路 图3.2.1 可预置时间的定时电路原理及设计：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、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3.2.1所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计

6、数器进行预置，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DPY_7-SEG 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，2BO 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。下面结合图3.2.3具体讲一下标准秒脉冲产生电路的原理。图中电容C 的放电时间和充电时间分别为221In C R t =C R 27. 0，C R R In C R R t += (7. 02 (21212 于是从NE555的3端输出的脉冲的频率为CR R t t f +=2(43. 112121，结合

7、我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得Z H f 1，即秒脉冲。表3.2.2 555定时器功能表 图3.2.3 标准秒脉冲产生电路3.3报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路入图3.3.1所示。其中NE555多谐振荡器振荡频率0f 1.43（RI 2R2）C ，其中输出信号经三极管推动扬声器。PR 为时序控制电路输出的控制信号，当PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 图3.3.1 报警电路3.4时序控制电路时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下功能：1主持人将控制开关拨到" 开始&qu

8、ot; 位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。2当参赛选手按动抢答按键时，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，扬声器自动报警，表示此次抢答无效, 同时抢答电路和定时电路停止工作。 图3.3.2 时序控制电路根据上面的功能要求以及图3.1.1，设计的时序控制电路如图3.3.2所示。图中，与门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（即图2中的5端）。图3.2.3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3.1.1中的74L

9、S279的输出 1Q,即CTR=0，经G3反相，输出为1，则NE555产生的时钟信号CP 能够加到74LS192的CPD 时钟输入端（图中用CLCK 表示接入到74LS192CPD 端的信号），定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则" 定时到信号" 为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能1的要求。当选手在定时时间内按动抢答按键时，CTR 1，经G3反相，输出为0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能2的要求。当定时时间到时，则" 定时到信号&q

10、uot; 为0，/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，封锁时钟CP 信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能3的要求。集成单稳态触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间（其功能表见表3.3.3）, 具体原理如下：主要由555时钟电路（用于控制报警声音频率）、蜂鸣器即相关的延时电路和控制电路组成。单稳态触发器74121通过信号/Ys、BO2、S 控制报警与否和报警时间，555时钟电路产生脉冲时钟。在规定的时间有人抢答时，/Ys由1跳变到0，74121有状态2（见表3.3.3状态编码），即Q 输出暂态高电平，蜂鸣器连续发声报警，持续时

11、间为w t =4.3秒；如果在规定时间内无人抢答，BO2由1跳变到0，74121有状态1，Q 输出暂态高电平，蜂鸣器连续发声报警持续时间为w t 结合图3.3.1所示报警电路，分析w t 计算如下：2ln 23C R t w =。取2C 100uF, 3R =51K,。有2ln 6C R t w =4.3秒。表3.3.3 74121功能表A1A2B L d H d L H d d L H H d H H H H H L d dL输入Q L H H暂态低电平L L L暂态高电平输出/QH H 暂态低电平暂态低电平暂态低电平暂态高电平暂态低电平暂态高电平暂态高电平暂态高电平4 整机电路图（放大图见

12、附录） 表3.3.4 总电路原理图5所用元器件列表 6总结十几天的电子实习，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如CP 脉冲的供给通断，倒计时电路的零时刻锁存，和抢答器的选手号锁存等。在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。实习过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。附录总路电路图 3.2.1 四人抢答器印制板图 3.2.1 3.2.1