1、八路智力抢答器的设计姓名：梁鹏辉班级：07 自动化学号：2007006012时间：2009 年 12月 22日1目录一、课程设计题目1二、课程设计目的1三、课程设计内容和要求13.1、设计内容13.2、设计要求1四、课程设计总体框图1五、单元电路设计方案和原理说明25.1、抢答电路单元图25.2、定时电路单元图35.3、报警电路单元图425.4、控制电路单元图5六、总体电路图及工作原理6七、元器件清单6八、参考文献7九、心得体会8数字抢答器电路设计3一、设计题目八路智力竞赛抢答器二、课程设计目的1、培养数字电路的设计能力。2、掌握抢答器电脑设计方法。三、设计内容和要求3.1设计内容设计一个智力
2、竞赛抢答器，可同时供 8名选手或 8个代表队参加比赛，他们的编号分别是 1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是 S0、S 1、S 2、S 3、S 4、S 5、S 6、S 7。给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在 LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图
3、和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告3.2设计要求抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如 30s)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出声响。参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示 00。四、设计总体框如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下
4、：4抢答器系统原理框图如上所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能五、单元电路设计方案和原理说明抢答器电路设计其原理说明：(1)、抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。(2)、选用优先编码器 74LS148、RS 锁存器、译码器 7448组成抢答电路(3)、抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS 触发器的端为低电平，输出 Q4Q1全为低电平。此时 7448的=0， 显示器
5、灭灯；74LS148 选通输入=0,74LS148 处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如 5号选手优先按 5号键，则 74LS148输出 Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，=1，7448 工作，Q4Q3Q2=101，经 7448驱动译码后，显示器显示数字 5。Q1=1 使 74LS148为高电平。即 74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148 的 EX为高电平，但由于 Q1输出仍为高电平不变，所以 74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不
6、被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。5如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图，定时电路设计主持人设定抢答器时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器 74LS192进行设计，倒计时到零时，定时电路输出低电平有效的“定时到信号 ” 。如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。 同步加减计数器 74LS192进行设计，具体电路如图 3所示。6控 制开 关定 时 信 号 定 时 信 号数 据 预 置 端数 据 预 置 端报警电路设计由 555定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中
7、555构成多谐振荡器，振荡频率， 其输出经三极管推动扬声器， PR为控制信号，当 PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之电路停振。如图（四）所示为八路智力竞赛抢答器的报警电路单元图。 R5P4.控制电路设计抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进7入正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。 定 时 信 号定 时 信 号 时 钟 信 号六、总体电路图及
8、工作原理（见附录）七、元器件清单序号 名 称 型 号 数量 备 注1 七段译码器 74LS48 3 2 十进制加减计数器 74LS192 2 3 555定时器 CB555 2 4 优先编码器 74HC148 1 5 单稳态触发器 74LS121 1 6 RS锁存器 74LS279 1 7 与非门 74LS201 每个芯片有 4个两输入端的与非门8 与非门 74LS03 1每个芯片有 4个三输入端的与非门89 反向器 74LS04 1 每个芯片有 6个非门10 三极管 SDG130 1 11 电阻 ROHM 1 100K12 电阻 ROHM 2 15K13 电阻 ROHM 9 10K14 电阻
9、ROHM 2 68K15 电阻 ROHM 2 1K16 电阻 ROHM 3 51017 电容 16CE470AX 1 100uF18 电容 16CE470AX 2 10uF20 电容 16CE470AX 1 0.01uF19 扬声器 SP10 1 19 开关 AZD1169 1 20 共阴极显示器 3 21 抢答按扭 SB 8 22 发光二极管 A694B 2 八、参考文献1 康光华主编.电子技术基础（数字部分）.高等教育出版社2胡 锦主编.数字电路与逻辑设计 高等教育出版社3阎 石主编.数字电子技术基础 高等教育出版社 4肖景和主编.数字电路应用 300例 中国电力出版社九、心得体会通过两周
10、的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：与非门，555定时器和 LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。两周的锻炼,14 天的不同感受,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望9和努力后的成果。在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。
