搶答器課程設計

1、<p><b>　　1.設計任務</b></p><p><b>　　設計八名選手搶答器</b></p><p><b>　　2.設計要求</b></p><p>　　1.可容納8個選手同時參加比賽，各有一個搶答按鈕。主持人通過一個開關控制搶答系統(tǒng)。 2.主持人可預先設定搶答時間

2、，顯示倒記時。如時間倒記為零時，仍然沒有選手搶答，鎖定搶答器，再搶答無效，直到主持人再次宣布開始搶答。3.搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將所鎖存的數(shù)據(jù)用數(shù)碼管顯示出來。在主持人宣布搶答開始前，如果有選手已按下?lián)尨鸢粹o，系統(tǒng)會鎖定并顯示犯規(guī)選手的相應編號；當主持人宣布搶答開始時，倒記時開始，選手們可以搶答，系統(tǒng)會鎖定并顯示規(guī)定時間內最先搶答的選手的相應編號。4.搶答器對參賽選手動作的先后要有很強的分辨能力，即使他們動作的先后只相差幾毫秒，

3、搶答器也要能分辨出來。也就是說，系統(tǒng)不顯示后動作選手的編號，只顯示先動作選手的編號，并保持到主持人清零為止。</p><p><b>　　一、單元電路設計</b></p><p><b>　?。ㄒ唬尨痣娐吩O計</b></p><p>　　電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完

4、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。先編碼器74LS148是8線輸入3線輸出的二進制編碼器（簡稱8-3線二進制編碼器），其作用是將輸入~這8個狀態(tài)分別編成8個二進制碼輸出。優(yōu)先編碼器允許同時輸入兩個以上的編碼信號，不過在優(yōu)先編碼器將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊，當幾個輸入信號同時出現(xiàn)時，只對其中優(yōu)先權最高的一個進

5、行編碼。由表看出74LS148的輸入為低有效。優(yōu)先級別從至遞降。另外，它有輸入使能，輸出使能和。</p><p>　　74LS148芯片的功能表</p><p>　　優(yōu)先編碼器是8線輸入3線輸出的二進制編碼器,其作用是將輸入 I0至I7 ，8個狀態(tài)分別編成8個二制碼輸出.其功能如真值表所示.由表可以看出74LS148R的輸入低有效.優(yōu)先級別從 I7至I0遞降.另外它有輸入使能/ST,輸出使

6、能/YS和/YEX；</p><p>　　/ST=0允許編碼,/ST=1禁止編碼</p><p>　　/ST=0允許編碼,/ST=1禁止編碼, /YEX=0表示 /Y2/Y1/Y0是編碼輸出，/Y EX=1表示/Y2/Y1/Y0不是編碼輸出 /YEX為輸出標志位。</p><p>　　74LS279芯片具有鎖存器的功能，其內部是由4個RS觸發(fā)器組成的。當有一個人優(yōu)

7、先搶答后其它的就不能搶答了，其它的雖然有電平輸入，但是輸入的電平保持原態(tài)不變。</p><p>　　圖1 74LS279引腳圖</p><p>　　表1 74LS279 鎖存器功能表</p><p><b>　　譯碼、顯示電路</b></p><p>　　譯碼電路由74LS48組成。而譯碼是編碼的逆過程，其任務是恢復

8、編碼的愿意。按內部連接方式不同，七段數(shù)字顯示器分為共陰極和共陽極兩種。</p><p>　　74LS48七段顯示譯碼器</p><p>　　74LS48芯片是一個十進制（BCD）譯碼器，可用來驅動共陰極的發(fā)光二極管顯示器。74LS48的內部有升壓電阻，因此無需外接電阻（可直接與顯示器相連接）。74LS48其引腳圖如下圖2，其功能表如下表</p><p>　　圖2

9、74LS48引腳圖</p><p>　　74LS48的功能表如下表所示。其中，A3A2A1A0為8421BCD碼輸入端，a~g為7段譯碼輸出端。</p><p>　　表1.5 74LS48的功能表</p><p>　　為試燈輸入： 當 =0時，/=1時，若七段均完好，顯示字形是“8”，該輸入端常用于檢查74LS48顯示器的好壞; 當 =1時，譯碼器方可進行譯碼顯示。

10、用來動態(tài)滅零，當 =1時， 且=0，輸入A3A2A1A0=0000時，則/=0使數(shù)字符的各段熄滅； /為滅燈輸入/滅燈輸出，當 =0時不管輸入如何, 數(shù)碼管不顯示數(shù)字；/ 為控制低位滅零信號,當=1時, 說明本位處于顯示狀態(tài);若 =0, 且低位為零, 則低位零被滅。</p><p><b>　?。ǘ┒〞r電路設計</b></p><p>　　原理及設計：該部分主要由5

11、55定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個7段數(shù)碼管即相關電路組成。具體電路如圖2.7所示。兩塊74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。74LS192的預置數(shù)控制端實現(xiàn)預置數(shù)，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段

12、數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，以后選手搶答無效。</p><p>　　74LS192芯片的介紹</p><p>　　74LS192的引腳圖</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　74L

13、S192功能表</p><p>　　74LS192的預至數(shù)計算，其中：TCU 是加計數(shù)進位輸出端，當加計數(shù)到最大數(shù)值時，TCU 發(fā)出一個低電平信號（平時為高電平）；TCD 為見計數(shù)借位輸出端，當減計數(shù)到0時，TCD 發(fā)出一個低電平信號（平時為高電平），TCU 和TCD 負脈沖寬度等于時鐘低電平寬度。根據(jù)要求使用兩片74LS192的異步置數(shù)功能構成三十進制減法計數(shù)器。30進制數(shù)器的預制數(shù)為N=（0011 000

14、0）8421BCD=（30）D。74LS192（1）計數(shù)器從0011狀態(tài)開始計數(shù)，因此，就因取D3D2D1D0=0011。；74LS192是計數(shù)器從0000狀態(tài)開始計數(shù)，那么，就因取D3D2D1D0=0000。計數(shù)脈沖從CPＤ端輸入。它的計數(shù)原理十，每當?shù)貫橛嫈?shù)器的BO端發(fā)出負跳變借位脈沖時，高位計數(shù)器減1計數(shù)。當高位計數(shù)器處于全0，同時在CPD=0期間，高位計數(shù)器BO=LD=0，計數(shù)器完成異步制數(shù)，之后BO=LD=1，計數(shù)器在CPD時

15、鐘脈沖作用下，進入下一輪減計數(shù)。</p><p><b>　　555定時器引腳圖</b></p><p>　　圖2.9 555定時器</p><p>　　555定時器構成的多諧振蕩器，使其產(chǎn)生需要的方波作為觸發(fā)器和計數(shù)器的CP脈沖</p><p>　?。ㄈr序控制電路的設計</p><p>　　

16、搶答與定時電路的時序控制電路如下圖3所示</p><p>　　時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：1.主持人將控制開關撥到"開始"位置時，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。 2.當參賽選手按動搶答按鍵時，搶答電路和定時電路停止工作。3.當設定的搶答時間到，無人搶答時表示此次搶答無效。</p><p>　　4.當參賽選手按動搶答按鍵時，搶答電

17、路和定時電路停止工作。</p><p>　　5.當設定的搶答時間到，無人搶答時表示此次搶答無效。</p><p>　　圖3 時序控制電路</p><p>　　工作原理是：主持人控制開關從"清除"位置撥到"開始"位置時，來自于74LS279的輸出 1Q等于0，經(jīng)G3反相，輸出為1，則555產(chǎn)生的時鐘信號CP能夠加到74LS19

18、2的CPD時鐘輸入端（圖中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信號），定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則"定時到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能1的要求。當選手在定時時間內按動搶答按鍵時， 74LS279的輸出 1Q等于1，經(jīng)G3反相，輸出為0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而

19、實現(xiàn)功能2的要求。當定時時間到時，則"定時到信號"為0，/ST=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態(tài)，封鎖時鐘CP信號， 保持00，實現(xiàn)3功能。</p><p><b>　　二、仿真電路</b></p><p><b>　?。ㄒ唬尨痣娐贩抡?lt;/b></p><p&

20、gt;<b>　?。ǘ┒〞r電路仿真</b></p><p><b>　?。ㄈ┛傮w電路仿真</b></p><p><b>　　樣機制作及調試</b></p><p>　?。ㄒ唬╋@示電路的調試</p><p>　　主要是由一塊74148和一塊7448芯片以一個七段LED數(shù)碼顯

21、示器組成的.在調試時,可以在編碼器的各輸入端接上開關,當接上電源后,用各開關打開或斷開來判斷七段LED數(shù)碼顯示器是顯示正常.</p><p>　　（二）鎖存電路的調試</p><p>　　在調試鎖存電路時,我們可以在各觸發(fā)器的Q端接各接上一個發(fā)光二極管,接上電源,主持人開關打開,任意按下一路搶答開關,看其對應的發(fā)光二極管是否亮,然后再按其它開關,這時其它的二極管應該不發(fā)亮才算正常.<

22、/p><p><b>　　（三）清零電路調試</b></p><p>　　清零是由主持人控制的.這個電路比較簡單,只有一個指示燈,當主持人開關斷開時,指示燈通過接地連接到各觸發(fā)器的清零端,這時七段LED數(shù)碼顯示器應顯示為0,電路正常工作。</p><p><b>　?。ㄋ模┒〞r電路 </b></p><p&

23、gt;　　用示波器檢查 555 的輸出波形是為 1Hz 的方波信號，正常工作。</p><p><b>　?。ㄎ澹嵨锖附?lt;/b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　?。ㄋ模┛偨Y</b></p><p>　　第一次做課程設計，剛開始看到題目覺得還

24、挺簡單的，在multisim在軟件仿真過程中，我先是根據(jù)自己對八路智能搶答器要求的理解和思考，自己有了一份構思，包括整個電路有多少部分，每一部分起什么作用，每一部分該如何設計，如何將它們聯(lián)系起來構成一個整體等等。終于，我自以為做出符合要求的智能搶答器，但后來和同學們交流了想法后，我才發(fā)現(xiàn)自己的設計存在著諸多的缺陷，這讓我感覺到無比的失落感，在老師和同學們的幫助下，才最終完成仿真。在實物焊接過程中，太多的線路布局，需要整理，焊接，而且一次

25、一次的出錯，一次一次的檢查，一次一次的重新來過，花了太多的時間對其中某一小的問題探索思考，只因一份執(zhí)著支持著我，讓我無法放棄，成功就在彼岸。在多次的重復的過程中，我在問題中尋找答案，在研究、思考中了解、深刻的了解數(shù)子搶答器原理，并且可以擴展本學期所學的數(shù)電知識歸納總結。這次小學期讓我收獲豐富??！</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我首先

26、感謝xx班學生提供的這次學習設計的機會，衷心感謝指導老師xxx老師，能夠成為xx老師的學生真的是我最大的榮幸，她嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，認真的工作作風，正直的為人方式都無不讓我對她充滿了深深的敬意。沒有xx老師的幫助和指點，我的過程設計不可能完成，在xx老師的指引下我才對自己的設計有了越來越清晰的思路，也才能順利地完成這次答辯。</p><p>　　其次要感謝我們整個團隊，因為團隊對于每一項工作都應該擺在首要位置，在整個