課程設(shè)計(jì)智力競(jìng)賽搶答器

1、一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)8名選手參加的智力競(jìng)賽搶答器電路。2、要 求：1、搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕s0 s7表示。2、設(shè)置一個(gè)控制系統(tǒng)清零和搶答的開(kāi)關(guān)s，該開(kāi)關(guān)由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示第一個(gè)搶答者的編號(hào)并禁止其他選手搶答的功能。4、搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒），若在此時(shí)間內(nèi)無(wú)人搶答，當(dāng)次搶答就無(wú)效，并禁止選手搶答。5、參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 二、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽名：

2、年 月 日 三、成績(jī)?cè)u(píng)定：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日四、系部意見(jiàn)：系部蓋章： 年 月 日設(shè)計(jì)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)報(bào)告書目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)1二、設(shè)計(jì)思路1三、設(shè)計(jì)過(guò)程13.1、系統(tǒng)方案論證13.2、模塊電路設(shè)計(jì)2四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果5五、主要元器件與設(shè)備5六、課程設(shè)計(jì)心得與結(jié)語(yǔ)56.1、設(shè)計(jì)心得56.2、結(jié)語(yǔ)6七、參考文獻(xiàn)6一、設(shè)計(jì)任務(wù)1、八名選手參加比賽，編號(hào)分別為0、1、2、3、4、5、6、7，每人一個(gè)搶答按鈕。2、節(jié)目主持人。用開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的清零和搶答開(kāi)始。3、搶答器具有鎖存和顯示第一個(gè)搶答者的編號(hào)并禁止其他選手搶答的功能。4、搶答器在主持人啟動(dòng)后開(kāi)始搶答，具有30秒倒計(jì)時(shí)的功，在30秒內(nèi)搶答有

3、效，停止計(jì)時(shí)并顯示搶答時(shí)刻。5、30秒內(nèi)無(wú)人搶答是，本次搶答無(wú)效，并禁止選手搶答。二、設(shè)計(jì)思路1、設(shè)計(jì)搶答器電路。2、設(shè)計(jì)秒脈沖產(chǎn)生電路。3、定時(shí)器。 4、設(shè)計(jì)報(bào)警電路。三、設(shè)計(jì)過(guò)程3.1、系統(tǒng)方案論證圖 1 數(shù)字搶答器框圖數(shù)字搶答器總體方框圖如圖1所示。其工作原理為：按功能要求，搶答器電路應(yīng)該由搶答電路、控制電路、鎖存電路、譯碼顯示電路、定時(shí)電路和報(bào)警電路等幾部分組成。其原理框圖見(jiàn)圖1。其中搶答電路的作用是在外加信號(hào)的控制下對(duì)搶答者的輸入信號(hào)進(jìn)行編碼，編碼后經(jīng)鎖存電路鎖存并送譯碼顯示電路顯示出搶答者的編號(hào)。另外，優(yōu)先編碼器的優(yōu)先擴(kuò)展輸出端還可作為定時(shí)電路的控制信號(hào)，即當(dāng)一個(gè)搶答者在30秒內(nèi)按

4、下?lián)尨鸢粹o時(shí)，則其余人的搶答輸入將無(wú)效，并且秒計(jì)數(shù)器也隨之停止計(jì)數(shù)。這樣，當(dāng)主持人按下開(kāi)始按鈕時(shí)，外部清除/起始信號(hào)進(jìn)入門控電路，產(chǎn)生編碼選通信號(hào)，使編碼器開(kāi)始工作，等待數(shù)據(jù)輸入。此時(shí)一旦搶答者按下按鈕，則產(chǎn)生低電平信號(hào)立即被優(yōu)先編碼器編碼。與此同時(shí)，將編碼器的優(yōu)先擴(kuò)展端輸出端引回門控電路，使門控電路的輸出反相，優(yōu)先編碼電路被禁止工作，直到主持人再次按下開(kāi)始按鈕才進(jìn)入下一次搶答。 3.2、模塊電路設(shè)計(jì)3.2.1搶答器電路如圖2所示。圖2 搶答電路該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)s置于“清

5、除”端時(shí)，rs觸發(fā)器的端均為，4個(gè)觸發(fā)器輸出置，使74ls148的，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)s置于“開(kāi)始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下s5），74ls148的輸出經(jīng)rs鎖存后，1q=1，=1，74ls48處于工作狀態(tài)，4q3q2q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，1q，使74ls148，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開(kāi)即按下時(shí)，74ls148的此時(shí)由于仍為1q，使，所以74ls148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將開(kāi)關(guān)重新置于“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。3.2.2秒脈沖產(chǎn)生電路 秒脈沖產(chǎn)生電路

6、采用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。555定時(shí)器是一種多用途集成電路，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，通常只需外接幾個(gè)阻容元件就可以很方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。利用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的方法是把它的閾值輸入端th和觸發(fā)器輸入端tr相連并對(duì)地接電容c，對(duì)電源vdd接電阻r1和r2接dis端就可以了。由555定時(shí)器構(gòu)成的秒脈沖產(chǎn)生電路如圖所示。多諧振蕩器的震蕩周期為：t=0.7(r1+2r2)c=0.7(47+2*47)*103*10*10-6=978ms圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路圖3 秒脈沖產(chǎn)生電路圖4 定時(shí)器電路3.2.3定時(shí)器電路 定時(shí)器的功能是完成30秒倒計(jì)時(shí)并顯示第一個(gè)搶答者按下按鈕的時(shí)刻，計(jì)數(shù)器由兩片74

7、hc192級(jí)聯(lián)而成，計(jì)數(shù)器的輸出送譯碼顯示電路。具體連接電路見(jiàn)圖3所示。有圖可知，個(gè)位計(jì)數(shù)器d3d2d1d0=0000,十位計(jì)數(shù)器d3d2d1d0=0011,減計(jì)數(shù)器cp由個(gè)位的cpd端輸入，個(gè)位計(jì)數(shù)器的借位輸出端bo和十位計(jì)數(shù)器的cpd端相連，兩片75hc192的cr端相連并接地，構(gòu)成30進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器。當(dāng)主持人控制的開(kāi)關(guān)s打在清零檔時(shí)，計(jì)數(shù)器置30秒。當(dāng)s打到開(kāi)始檔時(shí)，則可進(jìn)行搶答。3.2.4報(bào)警電路ysa 端為0時(shí)，二極管發(fā)光a端為1時(shí)，二極管熄滅a圖5 報(bào)警電路四、系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果1、組裝調(diào)試搶答器電路。2、可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路

8、能進(jìn)行減計(jì)時(shí)，當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。3、調(diào)試報(bào)警電路。4、定時(shí)搶答器的聯(lián)調(diào)，注意各部分電路之間的時(shí)序配合關(guān)系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設(shè)計(jì)要求。 五、主要元器件與設(shè)備數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱或eda軟件quartus集成電路 74ls1481片，74ls2791片，74ls483片，74ls1922片，ne5552片，74ls001片，74ls1211片。電 阻 5102只，1k9只，4.7kl只，5.1kl只，100kl只，10k1只，15k1只， 68kl只。電 容 0.1uf1只，10 uf2只，100 uf1只。三極管 3dg121只。其 它 發(fā)光二極管2只

9、，共陽(yáng)極顯示器3只。六、課程設(shè)計(jì)心得與結(jié)語(yǔ)6.1、設(shè)計(jì)心得通過(guò)這次對(duì)數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的基本程序，及很多電路元件的功能。也讓我了解了關(guān)于搶答器的基本原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路應(yīng)該先弄清目的與原理，各元件的功能，然后用multisim進(jìn)行仿真在接線時(shí)，注意各引腳的接法，及有些元件的替換，經(jīng)過(guò)多次修改與調(diào)試，仿真成功之后再實(shí)際接線，但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)一成不變，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著很多必然的條件約束。而且，在仿真中可能無(wú)法成功的電路接法，在實(shí)際中基于芯片本身的特性有可能會(huì)成功。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到兩者的差異，從中找出最合理的設(shè)計(jì)方案。此外，本實(shí)驗(yàn)也可通過(guò)eda軟件multisim10實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，我對(duì)搶答器的功能，設(shè)計(jì)原理等有了很深的認(rèn)識(shí)，對(duì)電子仿真設(shè)計(jì)有了些新的了解與突破。6.2、結(jié)語(yǔ) 通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，自己動(dòng)手制作出了智力競(jìng)賽搶答器，通過(guò)查資料設(shè)計(jì)出了各部分電路，了解到了此智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)原理及功能運(yùn)作，并了解了其構(gòu)成及各元件的用法及功能。提高了自己的動(dòng)手能力，讓我學(xué)會(huì)了理論知識(shí)與實(shí)踐知識(shí)的結(jié)合。七、參考文獻(xiàn)1 楊志忠. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，