八路搶答器課程設(shè)計報告實習(xí)報告

1、. 八 路 搶 答 器設(shè)計 摘 要介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計及功能，電路采用74系列常用集成電路進展設(shè)計。該搶答器除具有根本的搶答功能外，還具有定時、計時和報警功能。主持人通過時間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時間，系統(tǒng)將完成自動倒計時。假設(shè)在規(guī)定的時間有人搶答，則計時將自動停頓；假設(shè)在規(guī)定的時間無人搶答則搶答無效。該搶答器主要運用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74LS148來實現(xiàn)搶答器的選號，采用74LS279芯片實現(xiàn)對的鎖存，采用74LS160實現(xiàn)十進制的計數(shù)，采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)計時功能。通過課程設(shè)計提高和穩(wěn)固了所學(xué)的專業(yè)知識，以及知識的綜合應(yīng)用和焊接技術(shù)。關(guān)鍵

2、詞: 搶答器 編碼 譯碼 定時 前 言 進入21世紀越來越來多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的日常生活中，例如企業(yè)、學(xué)校和電視臺等單位常舉辦各種智力競賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。過去在舉行的各種競賽中我們經(jīng)?？吹接袚尨鸬沫h(huán)節(jié)，舉辦方多數(shù)采用讓選手通過舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在*種程度上會因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。人們于是開場尋求一種能不依人的主觀意愿來判斷的設(shè)備來規(guī)比賽。因此，為了克制這種現(xiàn)象的慣性發(fā)生人們利用各種資源和條件設(shè)計出很多的搶答器，從最初的簡單搶答按鈕，到后來的顯示選手號的搶答器，再到現(xiàn)在的數(shù)顯搶答器，其功能在一天的趨于完善不但可以用來倒計時搶答，還兼具報警，計分顯示

3、等等功能，有了這些更準確地儀器使得我們的競賽變得更加精彩紛呈，也使比賽更突顯其公平公正的原則。今天隨著科技的不斷進步搶答器的制作也更加追求精益求精，人們擺脫了消耗很多元件僅來實現(xiàn)用指示燈和一些電路來實現(xiàn)簡單的搶答功能，使第一個搶答的參賽者的能通過指示燈顯示出來，防止不合理的現(xiàn)象發(fā)生。但這種電路不易于擴展，而且當(dāng)有更高要酒無法實現(xiàn)，例如參賽人數(shù)的增加。隨著數(shù)字電路的開展，數(shù)字搶答器誕生了，它易于擴展，可靠性好，集成度高，而且費用低，功能更加多樣話，是一種高效能的產(chǎn)品。而如今在市場上銷售的搶答器大多采用可編程邏輯元器件，或利用單片機技術(shù)進展設(shè)計，本次設(shè)計主要利用常見的74LS系列集成電路芯片和55

4、5芯片，并通過劃分功能模塊進展各個局部的設(shè)計，最后完成了八路智力競賽搶答器的設(shè)計。 一、設(shè)計要求1.1根本要求1搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0S7表示。2設(shè)置一個系統(tǒng)去除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。3搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在數(shù)碼管上顯示選手。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的一直保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。1.2提高要求1搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定30秒。當(dāng)主持人啟動開場鍵后，定時器進展計數(shù)。2參賽選手在設(shè)定的時間進展搶答，搶答有效，定時器停頓工作，顯示器上顯示選手的和搶答的時

5、間，并保持到主持人將系統(tǒng)去除為止。3如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效。 二、系統(tǒng)的組成及工作原理2.2系統(tǒng)的工作原理：定時搶答器的總體框圖如下列圖2.2：圖2.2 搶答器工作框圖如下圖電路包括主體電路和擴展電路兩局部。其中主體電路完成根本的搶答功能，即主持人按下控制開關(guān)后，中選手按動搶答鍵時，數(shù)碼管顯示選手，同時封鎖輸入電路，其他選手搶答無效。擴展電路完成定時搶答的功能。圖2.2所示電路的工作過程是：接通電源后，主持人將控制開關(guān)置于去除處，此時搶答器處于制止狀態(tài)，選手不能進展搶答，定時顯示器顯示設(shè)定的時間30s，當(dāng)主持人將控制開關(guān)置于 開場時，搶答器處于工作狀態(tài)，同時定時器開場計時。中

6、選手在定時時間按動搶答鍵時，電路要完成以下功能： 1優(yōu)先編碼電路判斷搶答者的，并由鎖存器進展鎖存，然后通過譯碼顯示電路在數(shù)碼管上顯示搶答者的；2揚聲器發(fā)出短暫聲響；待定3控制電路對其余輸入編碼進展封鎖，制止其他選手進展搶答；4控制電路要使定時器停頓工作，數(shù)碼管上顯示剩余的搶答時間，中選手將問題答復(fù)完畢，主持人操作控制開關(guān)進展系統(tǒng)清零，使系統(tǒng)回復(fù)到制止工作狀態(tài)，以便進展下一輪搶答。當(dāng)定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統(tǒng)將報警，并封鎖輸入電路，制止選手超時后搶答。三、電路設(shè)計各模塊設(shè)計方案及原理說明搶答電路此局部電路主要完成的功能是實現(xiàn)8路選手搶答并進展鎖存，同時有相應(yīng)發(fā)光二極管點亮和數(shù)碼顯示。使用

7、優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的，同時譯碼顯示電路顯示顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管；二是制止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S 置于去除端時，RS 觸發(fā)器的 R、S 端均為0，4 個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148 的優(yōu)先編碼工作標志端 0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S 置于開場時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時如按下S5，74LS148 的輸出經(jīng)RS 鎖存后，CTR=1,RBO =1, 七段顯示電路74LS48 處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為5。此

8、外，CTR 1，使74LS148 優(yōu)先編碼工作標志端，處于制止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148 的 此時由于仍為CTR1，使優(yōu)先編碼工作標志端1， 5 所以74LS148 仍處于制止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。只要有一組選手先按下?lián)尨鹌?，就會將編碼器鎖死，不再對其他組進展編碼。通過74LS48譯碼器使搶答組別數(shù)字顯示0-7。如有再次搶答需由主持人將S 開關(guān)重新置去除然后再進展下一輪搶答。圖3.2.1 搶答電路原理圖其工作原理是：當(dāng)主持人控制開關(guān)處于清零位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端4Q1Q全部為低電平。于是74LS48的BI=

9、0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當(dāng)主持人將開關(guān)撥到開場位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，既搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當(dāng)有選手將鍵按下時如按下S5，74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YE*=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出5。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于制止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當(dāng)按下的鍵松開后，

10、74LS148的YE*高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于制止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被承受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當(dāng)優(yōu)先搶答者答復(fù)完問題后，主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進展下一輪搶答。3.2.2定時電路的設(shè)計74LS47的1，2，6，7引腳承受來自74LS160的輸出信號并把它譯碼 顯示在數(shù)碼管上。74LS160的11，12，13，14引腳完成時間設(shè)定功能，本設(shè)計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的9引腳接高電位，3，4，5，6接低位，使的初始時間設(shè)定為00秒。555芯片完成產(chǎn)生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開場前，74L

11、S1160的置數(shù)端為低電位，處于初始狀態(tài)，數(shù)碼管顯示為00。搶答開場后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開場記時，同時右邊芯片產(chǎn)生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊的芯片進位，完成十進制的時功能。當(dāng)有人搶答后1Q的輸出為1，經(jīng)過非門后變?yōu)?，通過與門屏蔽了秒信號，停頓記時，完成顯示搶答時間的功能。當(dāng)記到了30秒時，左邊的芯片產(chǎn)生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數(shù)碼管顯示為00。四、 電路調(diào)試結(jié)果焊接 通過實驗原理圖進展實物焊接，焊接時能深刻體會到焊接工藝的重要性：各個芯片的引腳功能不能混淆，必須了解各個芯片的使用方法，部構(gòu)造以及使用時的考前須知，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地

12、，且不能有懸空。同時在電路板上要預(yù)先確定電源的正負端，便于區(qū)分及焊接。正確焊接各芯片個管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在焊接過程和調(diào)試過程中芯片不被燒壞，同時確保整個電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬用表檢測，看是否有短接等，還有焊接時要盡量使布線規(guī)清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過程中檢查電路。調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法1數(shù)碼管顯示不正常 經(jīng)過仔細排查發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管引腳均未出現(xiàn)問題，最后在數(shù)碼管陽極處接一個220歐的電阻，數(shù)碼管顯示正常。2 電路不穩(wěn)定問題在完成電路的焊接進入調(diào)試階段時發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在單項選擇手按下?lián)尨疰I后數(shù)碼管顯示的不是選手當(dāng)前。因此著手對電路進

13、食檢查，首先檢查數(shù)碼管看是否是關(guān)節(jié)焊接錯誤，后又檢查電路各個芯片管腳接錯均未發(fā)現(xiàn)問題，最后發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸動*按鍵連線時顯示正常由此判斷可能是因為出現(xiàn)了虛焊，遂將電路各焊點又仔細焊接了一遍，此時電路顯示正常。3 控制開關(guān)無法控制電路在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下主持人開關(guān)時電路斷電，當(dāng)松開后數(shù)碼管顯示始終為7，經(jīng)過一個多小時對電路用萬用表逐個檢查，發(fā)現(xiàn)是開關(guān)觸焊接錯誤，通過改正焊接后電路能正常工作。4數(shù)碼管不能正常倒計時在進入定時電路調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常倒計時，出現(xiàn)亂碼。對這問題我們檢查了芯片是否完好，電路界限是否正確均未發(fā)現(xiàn)問題，后發(fā)現(xiàn)是由于在焊接時焊線有些地方出現(xiàn)局部短接，于是就將焊線重新理清，數(shù)碼管也

14、能正常工作了 五、設(shè)計體會我們學(xué)電子信息工程專業(yè)快樂在哪里？我們學(xué)了模電，數(shù)電，電路和protel，單純學(xué)習(xí)肯定沒有什么樂趣，樂趣在于用我們學(xué)習(xí)的知識做出東西來。東西做出來了，我們也就獲得了快樂。做得越多，自己能做出來的東西越多，當(dāng)然我們就越快樂。這次數(shù)電設(shè)計，從我們接到教師給我們的任務(wù)后，我們就認真找資料，資料很多，網(wǎng)上更是繁雜。很快我們就找到了自己要做的東西，于是馬上proteus仿真，這一步就是關(guān)鍵了，經(jīng)過一個星期的反復(fù)修改，才終于弄好。然后是畫protel圖，這個我花了兩天，硬是有幾根飛線，算了，飛就飛吧。要做到十全十美不是不可能，只要花更多時間去畫，一定行的。由于時間問題，所以我就容許有幾根飛線了。焊接就容易多了，我花了一下午的時間就焊好了，焊好了就檢查電路，沒有問題。我馬上去測試，竟然一試就行，快樂得跳起來。或許太沖動了，把板子折了下，第二次測試時，就不亮燈了。這可急壞我了，與是我就仔細檢查電路，檢查了好幾遍，終于發(fā)現(xiàn)是線被我折得短路了，排除了故障，搶答器又正常工作了。在這次實驗制作中，我體會到制作的過程是先苦后甜的，只有潛下心來用心去做，才做得又快有對。當(dāng)你早其