电子电工课程设计

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题目：_四人智力竞赛抢答器电路设计班级：___13材成（1）班___________学号：________________姓名：______________________指导：__________严老师___________时间：__2023.6.22—2023.6.28________

景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

姓名__班级_13材成(1)班____指导老师严君美设计课题：四人智力竞赛抢答器电路设计设计任务与要求设计任务：设计一台可供4名选手参与比赛的竞赛抢答器，在选手抢答时，数码显示器会显示选手组号，同时报警装置（蜂鸣器）发出间歇响声。设计要求：1、4名参赛选手，他们的编号分别为“1〞“2〞“3〞“4〞各用一个抢答按钮，编号与参赛者的号码相对应，另外需要设置一个按钮给主持人用来清零。2、抢答器应当具有数据锁存功能，并将锁存的数据通过数码管显示出来。在主持人将系统清零后，假使有参赛者按动按钮，数码管会马上显示出最先按下按钮的选手编号，同时蜂鸣器发出间歇声响，并且封锁输入编码电路，阻止其他选手抢答。选手的编号则保持到主持人清零为止。3、抢答器对抢答选手按下按钮动作的先后有很强的分辩能力，即使他们动作的先后只相差几毫秒，也能分辩出抢答者的优先。4、当4个抢答按钮在常态时，主持人可以通过清零按钮将数码管变为清零状态，直到有人使用按钮为止。设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有

3、4D锁存器连接原理图

图34D锁存器连接原理图

4D锁存器的选择。CC4042为4D锁存器，它由4个独立的D触发器构成，可以分别存入4个信号，根据抢答要求，当某个选手优先获得抢答权后，要剥夺其他选手的答题机遇，因此一旦有一个Q=1，则使其他D输入无效，最先抢得答题权的选手确定后，其他选手再抢答为无效。

图中S1、S2、S3、S4为四选手中操作的按钮，S5为主持人操作的按钮。主持人按S5（S5=0）门5输出为1，CP=1，可以接收抢答，同时门4输出0.一旦S1、S2、S3、S4中有一个抢先（相对于其他选手几个毫秒）按按钮，则相应的触发器置1，则们4输出为1，S5也松开，门5输出为0，CP=1，不再接收其他选手抢答请求。由Q3、Q2、Q1、Q0中给出获抢答权选手的信息。3

4、编码器原理图

图4编码器原理图

如图，其中Q3、Q2、Q1、Q0为4D锁存器输出，编码器选CC4047,4两输入或门。其中输出为A=Q2+Q0，B=Q1+Q2，C=Q3，D=0，当按钮没有一个按下时，编码电路不工作。我们知道编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。依照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；依照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。4

5、译码器显示电路原理图

译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义\翻译\出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。译码显示电路原理图如图5所示

图5译码器显示电路原理图

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6、报警电路原理图

报警电路采用的是蜂鸣器，蜂鸣器不需要电路，只需要一个控制开关，就可以实现声音控制功能，其连接图如图6所示。

声音的提醒是协同数码显示上的字符工作的，当主持人按下清零键时，数码管显示零字符，报警电路不工作，蜂鸣器不发出声音，只有在抢答键被按下时，LED才会显示出参赛选手的编号，报警电路工作并发出声音。

图6报警电路原理图6

7、总体电路原理相关说明

总体电路由直流电源电路，触发电路，编码电路，译码电路，报警单元电路及数码显示电路组成，详细见下图7。比赛开始时，在接通直流电源后，主持人按下复位按钮，对数码显示进行清零，接下来便可以进入抢答环节。S1,S2,S3,S4,S5分别为参赛选手与主持人的按钮。主持人通过清零按钮对整个系统具有清零。四个参赛选手进行抢答，最先按下按钮的选手，相应的号码就会被4D锁存器捕获到对应的置位信号同时让其他锁存器锁零，则其他选手按下按钮皆为无效的操作。接下来，编码，译码电路便开始工作起来，在LED显示器里显示已抢先获得的选手的编号，就在同时，报警提醒单元电路开始工作，发出蜂鸣声。通过这个，主持人和观众就能了解到哪位参赛选手抢到答题权并进行答题。

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8、总体电路原理图

图7总体电路原理图

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9、元件清单

序号12345678910111213141516

名称发光二极管蜂鸣器按钮开关锁存器2或门编码器译码器LED显示器电容C1电容C2电容C3电阻R稳压电源线圈4与非门型号A9648EH10T