八路抢答器课程设计报告

XX物电系电子信息工程XX物电系电子信息工程 课程设计 八路抢答器第第页共19定时抢答的功能以及报警功能。图2.2所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于〃清除〃处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间(30s),当主持人将控制开关置于〃开始〃时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能：(1)优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；(2)扬声器发出短暂声响；(3)控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；(4)控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。第三章电路设计方案的选择：【方案一】原理：在选手抢答前，〃清除/起始〃开关S使基本RS触发器输出端Q为0,使集成8线-3线优先编码器禁止；当主持人按下〃清除/起始〃开关S时，基本RS触发器输出端Q为1,与优先扩展输出端Yex共同作用，使集成8线-3线优先编码器选通输入端ST为0,允许编码，等待数据输入。此时优先按动序号的组号立即通过编码器按BCD421码输出，经RS锁存器74LS279将该数码锁存到LED显示器上。与此同时，Yex（弓|脚为14）由1翻转为0,与非门G1输出为1,选通输入端ST为L编码器被禁止。此外，在Yex由1翻转为0时，还驱动报警电路工作，发出声音。74S00D选手控制开关一厂［=BAIOGOFOCOOOCOBOAU174S24D8xl0kohm图74S00D选手控制开关一厂［=BAIOGOFOCOOOCOBOAU174S24D8xl0kohm图【方案二】该方案即为笔者所采用的方案，它采用了74LS148来实现抢答器的选号，采用了74LS279芯片实现对号码的锁存，采用了74LS192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时，采用了74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。确定方案在方案一中,主要多了一个基本RS触发器，以及相对的74LS148引脚与74LS279之间连线的相应改变，这又涉及到之后的提高方案中的连线的改变。它有自身的优点，即基本RS触发器又相当一锁存器(74LS279)z它可以对主持人的指令进行进一步的锁存，这样就可以增强它的抗干扰能力，但其线路过于复杂，另外此次实验所用的电路板对电路设计的大小要求很高，而且在布局和焊接上要越精练越好，所以它不是首选方案。而由于方案二已能满足基本设计和提高设计的要求，而且它的原理更简单易懂，直观明了，元件更少，连线更方便，焊接更可靠，且比较容易实现，所以最终选用了方案二单元电路设计抢答电路的设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，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74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图3-1所示:图3.2.1抢答电路其工作原理是：当主持人控制开关处于〃清零〃位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4QH1Q全部为低电平。于是74LS48的BI=O,显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=O,74LS148处于工作状态,此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到〃开始〃位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端17、辰15、|4、|3、|2、|1、I。输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5）,74LS148的输出Y2YiYo=O1OzYEx=O,经RS锁存器后，CTR=1BI=1,止匕时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=1Q1经74LS48译码后，显示器显示出〃5〃0止矽卜，CTR=1使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后,74LS148的Yex高电平，但由于CTF维持高电平不变,所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。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，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。定时电路的设计74LS48的7,6,2,3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码显示在数码管上。74LS192的9,10,11,15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的L15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30,5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为L经过非门后变为0,通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00o占R3ICkohm预置数据端DAOL*obnwodA02puAODC4“Fl。控制开关R115<ohm8U7VCCRST12R268kohmDIS0UTTHRTRICONGNDlOiFO.luFIQ5f5_VIRTUAL定时到信号3.2.2定时电路报警电路的设计由555定时器和三极管构成的报警电路如图3-3所示:VCC5VVCC5VR4R1Ikohm8UI15kohmRSTVCCR2R3DISOUT68kohmTHR510ohmTRICl—O.luFCONGNDi555.VIRTUALQ1BJTNPNVIRTUALC2R5IIlOOuFU2510ohm200Hz图323报警电路其中555构成多谐振荡器，振荡频率为：fo=l/(R计2F2)*C*In2=1.43/(Ri+2F2)*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，电路停振不再工作。时序电路的设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能:①主持人将控制开关拨到〃开始〃位置时，扬声器发声，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。根据上面的功能要求以及图3.2.1和图3.2.2,设计的时序控制电路如图324所示:U3ACP定时到信号U1AB2UBus74LS11D时钟信号U3ACP定时到信号U1AB2UBus74LS11D时钟信号U2AST5—TSH-3U2AST5—TSH-3TR-A皿⑵4I+5VJ100K11U4A1」1Q——1~7211cnzin74LS00D图324(A)抢答与定时电路的时序控制电路ITITEEYTtCERTCEXTGND图3.2.4(B)报警电路的时序控制电路图中，门G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ST0图3-4(a)的工作原理是：主持人控制开关从〃清零〃位置拨到〃开始〃位置时，来自于图3-1中的74LS279的输出CTR=O经G反相，A=l,则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS192的CFd时钟输入端，定时电路进行递减计时，在定时时间未到时，来自于图3-2的74LS192的借位输出端BQ=1,门

G2的输出ST=Q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键时，CTR=1经G3反相，A=0,封锁CP信号，定时器处于保持状态，门G2的输出ST=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，来自于图3-2的74LS192的借位输出端BQ=O,门G2的输出ST=1,74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答，门G同时处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路为00状态，从而实现功能③的要求，74LS121用于控制报警电路及发声的时间。我做的抢答电路，能正常工作。焊接面焊接面第四章电路实验与调试4.1焊接通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法,内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且不能有悬空。同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看是否有短接等，还有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有利于在调试过程中检查电路。4.2调试中出现的问题及解决方法(1)显示电路不稳定问题在完成电路的焊接进入调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定。主要表现在单选手按下抢答键后数码管显示的不是选手当前号码。因此着手对电路进食检查，首先检查数码管看是否是关节焊接错误，后又检查电路各个芯片管脚接错均未发现问题，最后发现当触动某按键连线时显示正常由此判断可能是因为出现了虚焊，遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍，此时电路显示正常。(2)控制开关无法控制电路在调试是发现当按下主持人开关时电路断电，当松开后数码管显示始终为7,经过一个多小时对电路用万用表逐个检查，发现是开关触焊接错误，通过改正焊接后电路能正常工作。(3)数码管不能正常倒计时在进入定时电路调试时，发现数码管不能正常倒计时，出现乱码。对这问题我们检查了芯片是否完好，电路界限是否正确均未发现问题，后发现是由于在焊接时焊线有些地方出现部分短接，于是就将焊线重新理清，数码管也能正常工作了。第五章设计总结我们学电子信息工程专业快乐在哪里？我们学了模电，数电，电路和protel,单纯学习肯定没有什么乐趣，乐趣在于用我们学习的知识做出东西来。东西做出来了，我们也就获得了快乐。做得越多，自己能做出来的东西越多，当然我们就越快乐。这次数电设计，从我们接到老师给我们的任务后，我们就认真找资料，资料很多，网上更是繁杂。很快我们就找到了自己要做的东西，于是马上proteus仿真，这一步就是关键了，经过一个星期的反复修改，才终于弄好。然后是画protel图，这个我花了两天，硬是有几根飞线，算了，飞就飞吧。要做到十全十美不是不可能，只要花更多时间去画，一定行的。由于时间问题，所以我就容许有几根飞线了。焊接就