六路智能搶答器設計

1、 2009級模擬電子技術(shù)課程設計 模擬電子技術(shù)課程設計報告書課題名稱 智能搶答器的設計 智能搶答器的設計 摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應用于機關學校、電視臺等單位，是開展智力競賽活動必不可少的設備，通過搶答者的按鍵、數(shù)碼顯示等能準確、公正、直觀地判斷出優(yōu)先搶答者，本設計采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，以六路智能搶答器為基本概念，從實際應用出發(fā)，利用電子設計自動化技術(shù)，用數(shù)字、模擬電子器件設計具有擴充功能的搶答器。該搶答器的設計利用Multisimll完成了原理圖設計和電路仿真，具有數(shù)字顯示、編碼譯碼功能，應用效果良好。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸

2、出；用主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。關鍵詞：搶答器 優(yōu)先編碼電路、鎖存器1、 設計目的通過六路數(shù)字搶答器的設計實驗，要求學生回顧所學數(shù)字電子技術(shù)的基礎理論和基礎實驗，掌握組合電路、時序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設計方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、鎖存器、觸發(fā)器、計數(shù)器，譯碼/驅(qū)動電路的應用方法，熟悉掌握時序電路的設計方法。達到數(shù)字實驗課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。2、 設計要求1、該搶答器最多可供6名選手參賽，編號為16號，各隊分別用一個按鈕（分別為S1S6）控制，并設置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。2、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED

3、數(shù)碼管顯示出來，同時蜂鳴器發(fā)出間歇式聲響（持續(xù)時間為1秒），主持人清零后，聲音提示停止。3、搶答先后的分辨率為5ms。4、關S作為清零及搶答控制開關（由主持人控制），當開關S被按下時搶答電路清零，松開后則允許搶答，輸入搶答信號由搶答按鈕開關S1S6實現(xiàn)。5、有搶答信號輸入（開關S1S6中的任意一個開關被按下）時，并顯示出相對應的組別號碼。此時再按其他任何一個搶答器開關均無效，指示燈依舊“保持”第一個開關按下時所對應的狀態(tài)不變。3、 設計方案及原理框圖如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈；主持人將開關置;開始狀態(tài)，宣布開始

4、搶答器工作。揚聲器給出聲響提示。選手開始搶答，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關。四、單元電路設計及主要元器件參數(shù)計算電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器來完成。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)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。1、當主持人開關置“清除”端，由74LS148功能表如圖： 輸入輸出1xxxxxxxx11111011111111111010xxxxxxx0000100xx

5、xxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110選擇一次為編號16選手的按鈕，為選通輸入端，只有在=0的條件下，編碼器才能正常工作。設計雙向開關，在“清除”端74LS148不工作，即無論選手們怎么按鍵都不起作用，在“開始”端，=0使74LS148工作，這時=0，但為了禁止其他選手按鍵起作用，通過邏輯電路，使為輸入，輸出為高電平，反饋給“”端，這樣就使74LS148芯片停止工作，但鎖存器存儲的數(shù)據(jù)還可以繼續(xù)工作。當主持人置“開始”端，控制電路同上繼續(xù)工作。

6、如圖為輸入控制電路：2、對于鎖存器，采用D觸發(fā)器和RS觸發(fā)器，這樣就保證了在74LS148停止工作時其輸出還是有效狀態(tài)，再進行下一步譯碼過程。D觸發(fā)器的功能表如下：D0000101011113、BCD-七段顯示碼（7448芯片）：由其功能表，這里只有6路，所以在7448的輸入端只有三端（3位），令=0. 為燈測試輸入，只要令=0，便可使被驅(qū)動數(shù)碼管的七段同時點亮，以檢查該數(shù)碼管各段能否正常發(fā)光，在工作是應置為高電平。滅零輸入信號的目的是為了把不希望顯示的零熄滅，在工作中也置高電平. 為滅燈控制信號，在第1步驟中，當“清除”狀態(tài)時， 這個管腳為高電平，通過RS觸發(fā)器輸出為低電平，即為低電平，無論

7、的狀態(tài)是什么，定可將被驅(qū)動數(shù)碼管的各段同時熄滅，當處于“開始”狀態(tài)，通過譯碼功能，將各編碼輸出，從而與相對應的幾號選手對應。顯示電路的電路圖如下： 7448其功能部分表如下（=0）數(shù)字輸出字形000001000120010300114010050101601104、整體電路設計：由各芯片及功能表分析可知，對每位選手的選號有以下關系：選手對應 管腳字形6號0011105號0101014號0111003號1000112號1010101號110001得卡諾圖： = = = 五、電路圖仿真圖如下： 圖中電阻都是10千歐調(diào)試及故障分析把上面所設計的單元電路連接起來可得到整機電路。在調(diào)試的過程中可能會遇到

8、由于邏輯門傳輸延時的存在而帶來的競爭冒險問題，顯示器上不顯示數(shù)字等問題，在在測試的過程中一定要注意，高低電平的測試電壓數(shù)值要針對不同而選取不同的數(shù)值。進行整體電路調(diào)試，觀察搶答器工作情況。7、 設計總結(jié)：這次課程設計充分的把我所學的知識用到實踐中，并且使我初步掌握了電路設計的基本方法。我們要先設計總體框架，然后把框架進行分解、分析。我們只有把每個小模塊都設計好了才能設計成大電路。在搭接電路時更應該如此，我們搭完每個小模塊時就要開始對它進行調(diào)試，調(diào)試成功以后再把模塊一個一個連接起來并且每接入一個模塊就要進行調(diào)試。所以調(diào)試是一個很艱難的階段，我們必須做到細心、耐心、恒心；否則電路很難會成功。八、參考文獻：1單片微型計算機原理與接口技術(shù).科學出版社 高峰 20072數(shù)