4人抢答器电路设计

1、电工学实验A（下）实验报告4人竞赛抢答器的设计学院名称：材料科学与工程班级：10级4班姓名：XXX学号:1810004XX成绩：2013年1月12日目录第一篇实验设计任务介绍31.1设计题目31.2实验目的31.3实验内容31.4实验要求4第二篇设计背景5第三篇设计原理53.1抢答器的主要功能简介53.2抢答器工作原理774LS175原理介绍774LS00原理介绍9.555原理介绍11第四篇设计电路图介绍134.1电路设计图13.元件清单14第五篇心得体会14第一篇实验设计任务介绍1.1设计题目数控增益放大器的设计1.2实验目的1、掌握面包板搭接电路技术；2、学习调试系统电路，提高实验技能；3

2、、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。1.3实验内容1、设计任务：设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器。2、设计要求：(1) 每组设置一个抢答按钮，供抢答者使用；(2) 电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能；(3) 在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若有参赛者按抢答开关，则提醒主持人(音频提示或信号灯亮)，同时显示出抢答者的组别；(4) 同时电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用；(5) 要求电路主要选用中规模TTL或CMO寐成电路。3、设计要点：抢答控制器：竞赛抢答器的核心，当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，则提醒主持人(音频提示或信号灯亮),同时显示出抢答者的

3、组别。与此同时，封锁其他参赛者的输入信号，这就要求抢答器的分辨能力高(CP为1MHZ)同时要求电路有4组输入和输出，电路可考虑用4个D触发器(74LS175)和与非门组成(74LS00和74LS2。；抢答控制输入电路：有4个开关组成,4人各控制一个，按下开关使相应控制端信号为高电平或低电平；活零装置：供每次比赛前主持人使用，它保证每次抢答前使抢答器活零，避免电路误动作和抢答过程中的不公平。采用由主持人控制开关，同时使每人的抢答电路同时活零的方式；(1) 抢答显示、提示电路：抢答器显示电路可由数码管实现(4组共用)，显示字形代表抢答组号(含编码-与非门，如74LS0Q译码-74LS48、显示-C

4、D4511);提示电路为4组共用，只要有抢答者出现，都会发出提示(扬声器-555电路或LED-三极管驱动)1.4实验要求(1) 画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用；(2) 按原理图接线，并认真检查电路；(3) 按要求调试电路，实现各部分电路功能；(4) 列出元件活单，给出芯片管脚；(5) 分析调试中发现的问题及故障排除方法。第二篇设计背景随着我国经济和文化事业的发展，在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛、评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。在很多竞争场要求有快速公正的竞争裁决，例如，证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观

5、众极大的兴趣。但是、在竞赛中往往是多个选手一起,分为几个小组参加比赛,针对主持人提出的问题各党赛小组进行抢答，而抢答环节就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员功能、实现其比赛公平、公正的规则。智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由几个三极管、可控电发光管笔器件组成的能通过发光管的指小-辩认出选.手号吗，现在大多数智能抢答器都由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的

6、制造成本。鉴丁现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答器肯定很有市场。第三篇设计原理3.1抢答器的主要功能简介1、当主持人按下“开关”按钮后，选手可以通过按按钮的快慢来决定由谁来回答，按得快的选手的编号显示在电子显示管上；2、此后选手输入被锁住，如果主持人按下复位键则编号显示处不作任何显示;3、然后选手开始作答，作答的时间少丁2分钟，以倒数的方式进行，而且通过显示屏把时间显示出来。；4、*人技下圳X.所和勺显小及.作状罚侦初始状态以便进行卜次由.光系姓倒订时2分神3.2抢答器工作原理当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过洋码器在显小器中显小。报警电

7、路，给出声首提小。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乂反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。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。如图3.1:抢构按钮定时电站译码也跆一*洋码电尚显示电蹈显示电路图3.1系统框图3.2.174LS175原理介绍(1)74LS175的功能表内部结构及管脚图LOGHCSYMBOLVcc=PINGND-PIN

8、W图3.2(1)74SL175内部结构和管脚图其中RD复位(活0端)接地，D1,D2,D3,D4分别是输入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分别位输出端。CP是脉冲输入端74LS175的功能表图3.2(2)74LS175的功能表L代表低电平',H代表局电平'(2)74LS175在抢答器中应用图3.2(3)所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器(如图2所示)，它的活零端Rd和时钟脉冲CP是四个D触发器共用的。抢答前先活零，Q1Q的为0,相应的发光二极管LED都不亮；QlQ4均为1,与非门G1输出为0。同时，G2输出为1,将G3开通，

9、时钟脉冲CP可以经过G3进入D触发器的CP端。此时，由丁S1S4均未按下，D1D4匀为0,所以触发器的状态不变。抢答开始，若S1首先按下，D1和Q1均变为1,相应的发光二极管亮；&变为0,G1的输出为1,G2输出为0,将G3关断，时钟脉冲CP便不能经过G3进入D触发器，由丁没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。抢答判决完毕，活零，准备下次抢答用。o+ivXvas41-4I,_3Md74LS175LED匕300口营1-nnniCP图3.2(3)74LS00原理介绍74LS00的逻辑引脚图与功能表如下:p|»p<1MlVIAl图3.374L

10、S00的逻辑引脚图1. 1A4A2. 1B4B输入端3. 1Y4Y输出端4. GNOR地端VCC®电源端表174LS00O输入、输出关系输入输出ABY01111010100174LS00是两输入四与非门集成电路o当输入端中有一个或一个以上输入低电平时，输出端为高电平；当输入全部为高电平时，输入为低电平。显然、与非门是“与”逻辑的非运算，即“有0出1,全1出0”74LS00在本设计中充分发挥与非门的作用,将上一级的输入信号传入到一级，真正运用与非门“有0出1,全1出0”，为本设计提供方便。3.2.2 .555原理介绍555的逻辑引脚图与其内部结构图如下:CB555图3.4555的逻辑引

11、脚图31图3.5555内部结构示意图555定时器成555定时器是一咱模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。本低、性能可靠，只需外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用丁仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器电路主要由分压器、比较器、RS触发器、MOSF关管和输出缓冲器等几个部分组成。555定时器工作原理：定时器工作状态取决丁电压比较器C1、C2,它们的输出控制着RS触发器和放电管T的状态，当高触发器TH的电压高丁2VDD/3这个上门限电平的阀值电压时，上比较器C1输出为高电平，使RS触发器置“0”，即Q=

12、QQ=1,放电管T导通；当低触发端TR的电压低丁VDD/3这个下门限电平的阀值电压时，下比较器C2输出为高电平，使RS触发器置“1”，即Q=1,-Q=0，放电管T截止。若TH端电压高丁2VDD/3或TR端电压低丁VDD/3时，两个比较器C1和C2的输出均为“0”，放电管T和定时器输出端将保持原状态不变。1. Vss接公共端或低电位端2. TR一低触发输入端3. OUT-输出端4. -R一直接活零端5. CO-电压控制端，通过其输入不同的电压值改变比较器的基准电压。不用时，要经0.01uF的电容器接地。6. TH-高触发输入端7. D一放电端。外接电容器，当T导通时，电容器由D经T放电8. VD

13、D-正电源端综上所述：由555构成的多谐振荡电路，其输出信号经三极管推动扬声器。该电路实际上是把555定时器组成双稳态触发器并接RCR分电路而构成的，其输出脉冲信号频率为f=1.4X1/(R+12R2CKey1第四篇设计电路图介绍4.1电路设计图AKey=VCCR91kQdJ5Key=R11kQJ4J3Key=AAK:eyA8G&0&0IIR21ks1MHz:1R3Q<1kQU45VU1274LS175DU141HzU6r±74192NU13-J_6_4512133267i4R41kQ_9,询14-15110.1DVCC.2D,3D1Q,4D1Q2QCLR2Q&

14、gt;CLK3Q3Q4QGND4Q1610U2AAOABOBCOCDODOELTOFRBIOGBI/RBO71261312111091514-I7400NU7A7420NU3B7400N7448NU13U9AI7420NU10A17400NAQABQBCQCDQDLOADBOCLRCO>UP>DOWNR51k(r110WU11A7400NU8B7420NU5AOABOBCOCDODOELTOFRBIOGBI/RBO13121110915147448NT0I_A1TlCVCi.1F555VIU16SrTUAKU12ONALERT4.2 .元件清单元件名称元件数量74LS175集成芯片1个74LS20集成芯片2个74LS00集成芯片6个555集成芯片1个电阻1修四个；300Q四个；1kQ一个。；10kQ一个；100Q两个电容2个（1uF1个、470uF1个）开关5个第五篇心得体会本次实验基本上实现了。不过由丁最近期末考试，这次实验设计时间有点匆忙，虽然大部分的功能都实现了