八路搶答器課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目： 八路搶答器 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>

2、;　　班 級： 學號： </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　時 間： 2014年 10 月 27 日～ 11 月 12 日 </p><p>　　―――――――以下指導教師填寫―――――</p><p>　　分項成績：出勤 成品

3、 答辯及考核 </p><p>　　總 成 績：總分 成績 </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　介紹了數(shù)碼顯示八路搶答器電路的組成、設(shè)計

4、及功能，電路采用74系列常用集成電路進行設(shè)計。該搶答器除具有基本的搶答功能外，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。若在規(guī)定的時間內(nèi)有人搶答，則計時將自動停止；若在規(guī)定的時間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效，實現(xiàn)報警功能，若超過搶答時間則搶答無效。 </p><p>　　該搶答器主要運用到了編碼器，譯碼器和鎖存器：它采用74L

5、S148來實現(xiàn)搶答器的選號，采用74LS279芯片實現(xiàn)對號碼的鎖存，采用74LS192實現(xiàn)十進制的減法計數(shù)，采用555芯片產(chǎn)生秒脈沖信號來共同實現(xiàn)倒計時功能，采用74LS121單穩(wěn)態(tài)芯片來實現(xiàn)報警信號的輸出。 </p><p>　　通過課程設(shè)計提高和鞏固了所學的專業(yè)知識，以及知識的綜合應(yīng)用和焊接技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 搶答器 編碼&#

6、160;譯碼 定時 報警</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　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)，這在某種程度上會

7、因為主持人的主觀誤斷造成比賽的不公平性。人們于是開始尋求一種能不依人的主觀意愿來判斷的設(shè)備來規(guī)范比賽。因此，為了克服這種現(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。 </p>

8、<p>　　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，人們擺脫了耗費很多元件僅來實現(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編號能通過指示燈顯示出來，避免不合理的現(xiàn)象發(fā)生。但這種電路不易于擴展，而且當有更高要求是酒無法實現(xiàn)，例如參賽人數(shù)的增加。隨著數(shù)字電路的發(fā)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

9、采用可編程邏輯元器件，或利用單片機技術(shù)進行設(shè)計，本次設(shè)計主要利用常見的74LS系列集成電路芯片和555芯片，并通過劃分功能模塊進行各個部分的設(shè)計，最后完成了八路智力競賽搶答器的設(shè)計。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 目的及內(nèi)容</b></p><p>　　1.2 設(shè)計的目的……

10、……………………………………………….4</p><p>　　1.3 設(shè)計的內(nèi)容…………………………………………………….5</p><p>　　2搶答器的系統(tǒng)概述 </p><p>　　2.1 搶答器的系統(tǒng)功能簡介……………………………………….6</p><p>　　2.2 搶答器的工作原理簡介……………………………………….6<

11、/p><p>　　2.3 鎖存器74LS373…………………………………………4</p><p>　　2.4優(yōu)先編碼器74LS148……………………………………..5</p><p>　　2.5 顯示譯碼器（CD4511），共陰極七段顯示器…………6</p><p>　　2.6 雙JK觸發(fā)器74ls76…………………………………….7</p

12、><p>　　2.7 四輸入非門74LS32……………………………………7</p><p>　　3 搶答器的電路設(shè)計</p><p>　　3.1 搶答器的總體結(jié)構(gòu)……………………………………………7</p><p>　　3.2 電路的設(shè)計………………………………………………..8</p><p>　　3.3搶答器電路原理

13、圖…………………………………………….9</p><p>　　4 調(diào)試中遇到的問題………………………………………………..10</p><p>　　5 實驗材料清單………………………………………………………11</p><p>　　6 設(shè)計總結(jié)……………………………………………………………12</p><p>　　參考文獻…………………………

14、……………………………………12</p><p><b>　　1.1 設(shè)計的目的</b></p><p>　　1.通過八路數(shù)顯搶答器的設(shè)計實驗，必須熟練掌握數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實驗，掌握組合電路，時序電路，集成電路的設(shè)計與使用，熟悉優(yōu)先編碼器，觸發(fā)器，計數(shù)器，555電路及74系列芯片。 </p><p>　　2.

15、掌握門電路的原理方法，能熟悉的運用軟件設(shè)計并仿真電路。</p><p>　　3.學會了數(shù)字電子器件組成復(fù)雜系統(tǒng)的方法。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　主持人有開始和結(jié)束、復(fù)位鍵。在后臺主持人可以修改，搶答時間和選手回答問題的時間設(shè)置，如原始狀態(tài)下?lián)尨饡r間為15s，回答問題時間為30s。通過加鍵和減鍵

16、修改上述時間，改完后結(jié)束鍵確定。新時間開始有效，主持人按鍵開始后，選手開始搶答為有效，數(shù)碼顯示屏顯示搶答時間倒計時和選手號，在最后五秒揚聲器發(fā)生提示。如果主持人沒有按下開始鍵而選手就搶答視為犯規(guī)，數(shù)碼顯示屏顯示犯規(guī)者的代號，揚聲器持續(xù)發(fā)生。主持人可按鍵結(jié)束，新一輪搶答開始。</p><p>　　2 搶答器的工作原理概述</p><p>　　如下圖所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖，接通電源——主持人按

17、“清零”和“開始”鍵（計時器工作，在一定時間范圍內(nèi)搶答有效）——選手按鍵搶答（鎖存器鎖存電路，禁止其他選手搶答）——綠燈亮，顯示管顯示選手編號，揚聲器響——一定時間后，燈滅，鈴聲消失，第一輪結(jié)束—————第二輪開始，若主持人只按“清零”鍵，有選手搶答，則紅燈亮，揚聲器響，數(shù)碼管顯示該選手編號，此為違規(guī)搶答。</p><p>　　圖2.1 搶答器結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.3 搶答器

18、的工作過程</p><p>　　（1）主持人按"清零"和“開始”鍵，立刻進入搶答倒計時（預(yù)設(shè)11s搶答時間），如有選手搶答，會顯示其號數(shù)，綠燈亮，揚聲器響，且電路開始鎖存，所以只有第一個按搶答的選手有效。綠燈亮7秒，揚聲器響5秒。（2）如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按"停止"按鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按"搶答開始"進入下次搶答計時

19、。（3）如果主持人未按"開始"鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，紅燈亮，揚聲器響，直到按下"清零" 鍵為止。</p><p>　　2.4 鎖存器（74LS373）</p><p>　　鎖存器74HC373的輸出端為～ 可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，～ 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE 為高電平時，～ 呈高阻態(tài)，即

20、不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù)D 而變。當LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 </p><p>　　引出端符號：～ 數(shù)據(jù)輸入端 , OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）, LE 鎖存允許端,～ 輸出端 </p><p>　　74LS373外部管腳圖如圖2.2

21、： </p><p>　　真值表如表1-1所示：</p><p><b>　　表1-1 </b></p><p>　　2.5 優(yōu)先編碼器（74LS148）</p><p>　　優(yōu)先編碼器是當多個輸入端同時有信號時,電路只對其中優(yōu)先級別最高的輸入信號進行編碼。10線-4線842

22、1 BCD碼優(yōu)先編碼器74LS148的引腳圖如圖2.3所示，其中第9腳NC為空。74LS148優(yōu)先編碼器有9個輸入端和4個輸出端。某個輸入端為0，代表輸入某一個十進制數(shù)。當9個輸入端全為1時，代表輸入的是十進制數(shù)0。4個輸出端反映輸入十進制數(shù)的BCD碼編碼輸出。</p><p>　　圖2.3 74LS147引腳圖</p><p>　　2.6 顯示譯碼器（CD4511），共陰極七段顯示器

23、</p><p>　　CD4511是用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，可直接驅(qū)動LED顯示器。引腳排列如圖 2.4 所示。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 C

24、D4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。a～g是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀。 </p><p>　　圖2.4 CD4511引腳圖</p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制

25、端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。  LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。</p><p>　　LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。</p>

26、<p>　　A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　　輸出端（Ya－Yg）為高電平有效，可驅(qū)動燈緩沖器或共陰極VLED。</p><p>　　當要求輸出 0－15 時，消隱輸入（）應(yīng)為高電平或開路，對于輸出為0 時還要求脈沖消隱輸入（）為高電平或者開路。</p><

27、p>　　當為低電平時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，Ya－Yg均為低電平。當RBI和地址端（A0－A3）均為低電平，并且燈測試輸入端（）為高電平時， Ya －Yg為低電平，脈沖消隱輸出（）也變?yōu)榈碗娖?。當為高電平或開路時，為低電平可使Ya－Yg均為高電平。A0－A3 譯碼地址輸入端,/消隱輸入（低電平有效）/脈沖消隱輸出（低電平有效） ,燈測試輸入端（低電平有效） ,脈沖消隱輸入端（低電平有效） ,Ya－Yg 段輸出</p>

28、<p>　　2.7 雙JK觸發(fā)器74ls76</p><p>　　雙JK觸發(fā)器74LS76　　74LS76是有預(yù)置和清零功能的雙JK觸發(fā)器，引腳如圖2所示，有16個引腳。功能表見表2，74LS76是下降 沿觸發(fā)的。 </p><p>　　2.874ls32的功能</p><p>　　74LS32是四2輸入或門，常用在各種數(shù)字電路以

29、及單片機系統(tǒng)中。 表達式為：Y=A+B 引腳排列圖管腳功能：左下1--1A，2--1B， 3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND； 右起：右上8--3Y，9--3A，10--3B；11--4Y，12--4A， 13--4B；14--VCC 其中A，B為輸入端，Y為輸出端，GND為電源負極，VCC為電源正極。</p><p&g

30、t;<b>　　74ls32引腳圖</b></p><p>　　3 搶答器的電路設(shè)計</p><p>　　3.1 搶答器的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖3.1所示為總體方框圖。接通電源后，后臺工作人員將檢測開關(guān)S置“檢測”狀態(tài)，數(shù)碼管在正常清除下，不顯示；當后臺工作人員將檢測開關(guān)S置“搶答”狀態(tài)，主持按系統(tǒng)清除按鍵，搶答器處于禁止狀態(tài)，主持

31、人松開，宣布“開始”，搶答器工作。選手按動搶答按鍵，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果再次搶答必須由主持人再次按動系統(tǒng)清除按鍵。</p><p><b>　　3.2電路設(shè)計</b></p><p>　　搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路

32、用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼74LS148和RS鎖存器74LS373可以完成上述功能，其電路組成如圖4.1所示：</p><p><b>　　搶答電路</b></p><p>　　其工作原理是：當主持人控制開關(guān)處于“清零”位置時，RS觸發(fā)器的R端為低電平，輸出端（4Q～1Q）全部為低電平。于是cd4511的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通

33、輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關(guān)撥到“開始”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，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS373處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯

34、示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LS148的YEX高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LS148仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號仍不會被接受。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者回答完問題后，主持人操作控制開關(guān)S，使搶答電路復(fù)位，以便進行下一輪搶</p><p>　　3.

35、4 搶答器電路原理圖</p><p>　　5 調(diào)試中遇到的問題</p><p>　　在調(diào)試時，將每個搶答按鈕逐一按下，按S1,S2,S3,S4,S5,S7,S8</p><p>　　都可以顯示相應(yīng)的數(shù)字，但按下S6時在顯示器上卻沒有顯示，通過用萬用表逐一排查，最終把目標確定在一個IN4148二極管上，用萬用表測量該二極管發(fā)現(xiàn)正接測與反接測結(jié)果都顯示電阻為零，最后重新

36、買一些IN4148，把那出問題的換下，接上新的，結(jié)果按鈕S6正常了。有的按鈕焊接時四角不太平穩(wěn)，導致按鈕不太靈敏，按下按鈕有時也不顯示相應(yīng)的數(shù)字，最后我重新調(diào)整并焊接了不靈敏的按鈕。</p><p><b>　　6 實驗材料清單</b></p><p>　　材料種類:數(shù)目(個)觸發(fā)開關(guān)174ls148 1 46K電阻 3 9.1K電阻 4 5k

37、電阻 3 NE555定時器 2 CD4511 1 LED數(shù)碼管 1 </p><p>　　220uF電解電容 2陶瓷電容103 2 陶瓷電容333 1 三極管9014 1 </p><p>　　蜂鳴器 1 電源接座 1</p><p><b>　　7 設(shè)計總結(jié) </b></p>

38、;<p>　　剛剛接到課題的時候，就忍不住一陣欣喜，搶答器啊，以前實習的時候做過，相對簡單??！就是抱著這個態(tài)度開始這次課設(shè)的，看著其他同學做著聽都沒有聽過的課題，我覺得挺幸福的！  </p><p>　　不過開始設(shè)計時遇到的問題讓我這種感覺煙消云散了，首先是查資料找設(shè)計方案，然后就根據(jù)部分電路的功能找對應(yīng)的芯片，還要找管腳圖和功能表，很多要自己親手畫，等這些準備工作都做好以后還要

39、畫電路圖。先是畫部分電路圖，再逐一進行仿真，驗證功能和預(yù)想的是否一樣，在仿真的時候遇到了很多的問題，有的是芯片找不到，這是最麻煩的，要換電路圖，有的是連線排布不好，有時圖太大了，放在word文檔中自動就縮小了，有的就會變形，這就要重畫，總之，是問題多多，不過最后都被我們一一解決了。最后最麻煩的是連接各個部分電路，這要在把握整體電路功能的基礎(chǔ)上設(shè)計的，不過現(xiàn)在也已經(jīng)完成了。我覺得通過這次的設(shè)計，我不僅學會了很多原來沒有掌握的理論教科書上的

40、知識，更多是學到了一些理論書上沒有的，如設(shè)計各種功能電路的方法、修改電路等。在平時的學習中基本不會遇到錯誤的電路，但現(xiàn)在是自己設(shè)計，還要自己發(fā)現(xiàn)錯誤，再自己修改，所以這需要很好的知識基礎(chǔ)。 </p><p>　　課程設(shè)計基本結(jié)束了，它對我來說有很大的意義，鍛煉了我獨立思考和解決問題的能力，還培養(yǎng)了我的耐心，最后我收獲的不僅是一份完整的設(shè)計方案，更是完成一項設(shè)計的自豪和自信，它使我變得更相信自己，也更認真

41、的對待事情，更加務(wù)實和有耐心。我很高興有這樣一個鍛煉、提高自己的機會。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 《電子技術(shù)實驗指導書》 鄭州大學</p><p>　　[2].《電子實訓指導書》蘇士美</p><p>　　[3]康華光,鄒壽彬.《電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）》[M]. 北