搶答器電子課程設(shè)計(jì)匯本

1、目錄綜述11方案設(shè)計(jì)與分析21.1方案選擇21.2芯片組成22電路設(shè)計(jì)框圖及功能描述23單元電路設(shè)計(jì)33.1按鍵識(shí)別電路33.2顯示電路43.3聲音提示電路43.4脈沖發(fā)生電路54整體電路及仿真64.1電路原理64.2電路仿真7一號(hào)選手搶答7主持人復(fù)位8二號(hào)選手搶答9三號(hào)選手搶答9互鎖功能10心得體會(huì)11參考文獻(xiàn)12綜述智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育方式，而搶答就是智力競(jìng)賽中非常常見(jiàn)的一 種答題方式。搶答能引起參賽者觀(guān)眾的極大興趣， 并且能在極短的時(shí)間，使人們 迅速增加一些科學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。 但是，在這類(lèi)比賽中于誰(shuí)先誰(shuí)后搶答， 假設(shè) 是僅憑主持人的主觀(guān)判斷，就很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以我們就需要一種

2、具備自動(dòng)鎖 存，置位，清零等功能智能搶答器來(lái)解決這些問(wèn)題。在本次設(shè)計(jì)中，將主要實(shí)現(xiàn) 以下功能：1主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開(kāi)場(chǎng)；2搶答器應(yīng)具有互鎖 功能，某組搶答后能自動(dòng)封鎖其他各組進(jìn)展搶答3搶答器要有顯示的功能， 搶答一組的燈亮，并且揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示該組代號(hào)。10 / 141方案設(shè)計(jì)與分析1.1方案選擇方案一；繼電器搶答器。繼電器實(shí)現(xiàn)四人搶答設(shè)計(jì)，其電路要求相關(guān)方面知 識(shí)過(guò)于簡(jiǎn)單，方案簡(jiǎn)而易行，但方案電路中存在許多缺乏，而且本錢(qián)相對(duì)過(guò)高。方案二：模電搶答器。模電實(shí)現(xiàn)四人搶答設(shè)計(jì)本錢(qián)過(guò)高，控制精度不高，電 路操作上存在弊端。方案三：TTL搶答器。TTL數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)四人搶答器設(shè)

3、計(jì)針對(duì)性強(qiáng)、可靠性 高，經(jīng)濟(jì)本錢(qián)合理。本設(shè)計(jì)米取方案三。1.2芯片組成74LS175為搶答的控制電路局部74LS148編碼器74LS48驅(qū)動(dòng)數(shù)碼NE555做脈沖發(fā)生局部2電路設(shè)計(jì)框圖及功能描述根據(jù)任務(wù)要求，四人搶答器的邏輯框圖如圖2-1所示：圖2-1邏輯框圖3單元電路設(shè)計(jì)3.1按鍵識(shí)別電路電路如圖3-1所示，該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并 鎖定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號(hào)；二是要使其他選手隨后的按鍵 操作無(wú)效。SW1U3:A7-<LS175u O 1 -1 _2 2 3T5Q-UUQUUC10U2:A7r. _.21TE741圖3-1按鍵識(shí)別電路其工作原

4、理為：當(dāng)主持人控制開(kāi)關(guān)處于 去除時(shí)，D觸發(fā)器的清零端為低 電平，使D觸發(fā)器被強(qiáng)制清零，輸入的搶答信號(hào)無(wú)效。當(dāng)主持人將開(kāi)關(guān)撥到開(kāi)場(chǎng)'時(shí)，D觸發(fā)器Q非端前一狀態(tài)為高電平，四個(gè) Q非端與在一起為高電平， 再和脈沖信號(hào)與在一起給 D觸發(fā)器的脈沖端，當(dāng)沒(méi)人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為低電 平，Q非端均為高電平，與門(mén)U2輸出高電平在和脈沖信號(hào)與在一起給 D觸發(fā)器 脈沖端，當(dāng)一有人搶答時(shí)，搶答信號(hào)為咼電平，由于脈沖頻率很咼，瞬間就會(huì)有 一個(gè)上升沿，使D觸發(fā)器觸發(fā)，Q非端輸出低電平，經(jīng)過(guò)與門(mén)后，將低電平給脈 沖端，從而使得其他選手按鍵的輸入信號(hào)不會(huì)被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先 性及搶答電路的準(zhǔn)確性。中選手答復(fù)

5、完畢，主持人控制開(kāi)關(guān)S是搶答電路復(fù)位，以便進(jìn)展下一輪搶答。3.2顯示電路電路如圖3-2 （四個(gè)輸入端連接Q非端）所示，用二極管的亮滅代表對(duì)應(yīng)的選 手是否搶答，同時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示該選手編號(hào)圖3-2顯示電路其工作原理為：當(dāng)沒(méi)有人搶答時(shí)，Q非端輸出高電平，二極管不會(huì)發(fā)光，優(yōu) 先編碼器無(wú)有效電平輸入，輸出的高電平經(jīng)非門(mén)輸入到譯碼器中，數(shù)碼管顯示0 當(dāng)有人搶答時(shí)，對(duì)應(yīng)的的 Q非端輸出低電平，二極管發(fā)光，優(yōu)先編碼器有有效 電平輸入，最后在數(shù)碼管上會(huì)顯示對(duì)應(yīng)選手的編號(hào)。3.3聲音提示電路電路如圖3-3輸入端連接Q非端所示：其功能就是聲音提示，當(dāng)有人按 下?lián)尨疰I時(shí)揚(yáng)聲器就會(huì)發(fā)出聲響。其工作原理為：當(dāng)沒(méi)有人搶答

6、時(shí)，高電平輸入與非門(mén)，揚(yáng)聲器不會(huì)響，只要有人搶答，就會(huì)有低電平輸入與非門(mén)，與非門(mén)便會(huì)輸出高電平使揚(yáng)聲器發(fā)出聲響。3.4脈沖發(fā)生電路電路如圖3-4所示，主要功能就是產(chǎn)生脈沖信號(hào)。其工作原理為：接通電源后，Vcc經(jīng)Ri F2給電容C充電。由于電容上電壓不 能突變，電源剛接通時(shí)u c<Vcc/3,所以555部比擬器A1輸出高電平，A2輸出 低電平，即Rd=1，Sd=0，根本RS觸發(fā)器置1,輸出端Q為高電平。此時(shí)Q=0, 使部放電管截止。當(dāng)u c上升到大于Vcc/3時(shí)，Rd=1，SD=1，根本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，即輸 出端Q仍為高電平，當(dāng)Vc上升到略大于2Vcc/3時(shí)，Rn=O, Sd=1，根本

7、RS觸發(fā) 器置0，輸出端Q為低電平。這時(shí)Q=1，使部放電管飽合導(dǎo)通。于是電容 c經(jīng) R2和部放電管放電，u c按指數(shù)規(guī)律減小。當(dāng)u c下降略小于Vcc/3時(shí)，部比擬器A1輸出高電平，A2輸出低電平，根 本RS觸發(fā)器置1,輸出高電平。這時(shí)，Q=0，部放電管截止。于是c完畢放電并 重新開(kāi)場(chǎng)充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖。4整體電路及仿真4.1電路原理整體電路如圖4-1所示其工作原理為：當(dāng)主持人的復(fù)位端處于高電平即無(wú)效電平時(shí)搶答開(kāi)場(chǎng)，四位選手只要有一位按下?lián)尨鸢存I，其他選手的搶答信號(hào)將不被接收，74LS175中搶答選手對(duì)應(yīng)的Q非端將輸出低電平，所以經(jīng)過(guò)與非門(mén)揚(yáng)聲器會(huì)收到高電平信號(hào)發(fā)

8、出聲響，同時(shí)4個(gè)Q非輸出端信號(hào)進(jìn)入編碼器中的1到4引腳，因?yàn)榫幋a器輸出低電平有效，所以編碼后經(jīng)過(guò)非門(mén)進(jìn)入譯碼器驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)選手編號(hào)iftl=TE：C圖4-1整體電路圖4.2電路仿真一號(hào)選手搶答當(dāng)一號(hào)選手按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)SW1時(shí)，仿真結(jié)果如圖4-2-1所示只有該選手對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管 D1亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字1，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā) 出聲音。圖4-2-1 一號(hào)選手搶答仿真圖主持人復(fù)位當(dāng)主持人按下復(fù)位開(kāi)關(guān)，仿真結(jié)果如圖 4-2-2所示圖4-2-2主持人復(fù)位仿真圖主持人按下復(fù)位開(kāi)關(guān)后，揚(yáng)聲器停頓發(fā)聲，發(fā)光二極管D1瞬間熄滅，同時(shí)數(shù)碼管顯示數(shù)字0代表無(wú)人搶答。423二號(hào)選手搶答當(dāng)一號(hào)選手按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)SW2時(shí)

9、，仿真結(jié)果如圖4-2-3所示只有該選手對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管 D2亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字2，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā) 出聲音。圖4-2-3二號(hào)選手搶答仿真圖三號(hào)選手搶答當(dāng)一號(hào)選手按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)SW3時(shí)，仿真結(jié)果如圖4-2-4所示只有該選手對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管 D3亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字3，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā) 出聲音。圖4-2-4三號(hào)選手搶答仿真圖425互鎖功能當(dāng)四號(hào)選手搶答后，其他選手搶答均無(wú)效，仿真結(jié)果如圖4-2-5所示圖4-2-5互鎖功能仿真圖心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)終于完成，在這個(gè)過(guò)程中我遇到了很多困難，知識(shí)的缺乏，對(duì) 畫(huà)圖和仿真軟件的不熟悉等等，這其中得到了教師的很多幫助，同時(shí)也給我 提供了一些材料。這個(gè)課題用到了數(shù)字電路

10、方面的知識(shí)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)TTL等系列元器件以及其他集成電路有了一定的了解，平時(shí)課上的學(xué)習(xí)并不能很 好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試容有限，所以通過(guò)這次課程設(shè)計(jì) 過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多 的認(rèn)識(shí)。剛拿到課程設(shè)計(jì)的題目，起初不知該從何下手，經(jīng)過(guò)教師指導(dǎo)設(shè) 計(jì)和對(duì)材料的講解，再到圖書(shū)館和網(wǎng)上查找大量資料，才慢慢了解課程設(shè)計(jì)。 在資料和電腦前思考的過(guò)程是苦澀的，在圖書(shū)館中查找資料的過(guò)程是也是艱 辛的，但當(dāng)課程設(shè)計(jì)完成時(shí)，那感覺(jué)是舒服的，才真正理解到?jīng)]有付出就不 會(huì)有回報(bào)的真正含義，一份耕耘一份收獲，有付出才會(huì)有回報(bào)，這個(gè)過(guò)程中 我也學(xué)會(huì)了怎樣

11、去更有效地學(xué)習(xí)，怎樣和他人共同完成任務(wù)，知道了團(tuán)隊(duì)精 神的重要性，學(xué)會(huì)了怎樣快速高效的搜集自己所需的資料。其次，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。而且，知識(shí)上的收獲重 要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程 設(shè)計(jì)必將成為我學(xué)習(xí)生涯上一個(gè)非常美好的回憶！只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能 力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這 畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn) 了自己的缺乏之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻， 掌握得不夠結(jié)實(shí)。以后我會(huì)主動(dòng)參加一些實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)