电子式智力竞赛抢答器(论文).doc

《数字电子课程设计》 电子式智力竞赛抢答器 学院：电气工程与自动化 姓名: 赖青俊 学号： 010700733 时间： 2010.1.23 指导老师：江修波 原创： 100%  一、设计技术要求① 可容纳3—5个选手或代表队参赛，各用一只按钮进行抢答，主持人通过另一只按钮进行比赛开始的控制（系统清零控制由另外人操作）； ② 抢答器具有数据锁存的功能，将抢答成功者的编号用发光译码显示显示出来； ③ 当比赛开始，抢答成功，报警器发出报警信号，持续时间一秒； ④ 抢答后，系统开始按预置时间倒计时并以数码显示时间，抢答者必须在规定时间内回答完毕，否则报警。 一、抢答器基本构成 用5个按钮构成抢答信号输入，接到183有限译码器，将译出的信号接入3个SR所存器。锁存器接入74LS48，然后接入一个数码管，显示抢答成功者的编号。 用1个按钮作为复位控制复位。 用石英晶体构成一个多谐振荡器（p489），接入蜂鸣器，发出警报。 用CB555，构成1秒，和抢答时间限制的时间。 用两个74161构成60秒以内的抢答时间。 控制电路，控制各部分协同工作。 二、基本原理逻辑框图、设计方案 因为抢答器，只有在抢答开始后第一个输入的抢答信号有效，所以在接收到一个信号后必须进行锁存，并关闭编码器。同时启动定时。按下复位后清除所有输出信号并打开编码器和锁存器。 三、电路各功能模块分析（1）输入电路 利用4个常开接钮开关S1～S4和4只电阻R1～R4,组成抢答器的输入电路。S1~S4接到I1~I4口，不使用I0口，这样译码就不会有A0非A1非A2非=111的结果。S5和R5构成主持人开始按钮，接到ET非上。S1~S5接到优先译码器74148（U1）上。 开始时S5打开，译码器不工作，输出A0非A1非A2非=111 。TT1A输出=0。按下S5，开始抢答，当有人抢答成功后，输出中至少又一位变为0，则TT1A输出=1.。则给U2的clk端输入了一个上升沿。 图1 输入部分 (2) 锁存器8位D触发器74574 图2 锁存器 当有人抢答成功时，U2的D0~D2上有编码的结果，在得到信号的下一个瞬间，clk马上得到一个上升沿，输入信号被锁存并输出。O0~O2=D0~D2，由于信号第一时间被锁存了，所以其他抢答的的信号无法被输入。 （3）抢答编号显示 图3 抢答编号显示 由于译码电路译出的信号被求非过，所以先用三个与非门构成三个非门，对O0~O1取反，然后通过七段码译码器7448，译出abcdefg接到数码管对应的引脚就可以显示抢答成功者的编号。 (4.1) 多谐振荡器由555定时器构成多谐振荡器，输出方波。周期可由下列公式算出： T=(R11+2R12)C10Ln2=1秒。 图4 555多谐振荡器 （4.2）蜂鸣器电路 用同样的公式求得这个频率为1KHz，输出给蜂鸣电路。这样就可以输出人可以听见的提示音。蜂鸣器在抢答成功时和，抢答结束超时时，两次发出发出信号。也就是说在倒计时为19和00秒时启动蜂鸣器，这两个信号，可通过检测倒计时电路，最后用或门来把两个信号相加，接在LM552H的引脚4上。 (5) 倒计时抢答译码显示电路（20秒倒计时）由两个74191构成BCD可逆计数器。74191是个带异步置数的可逆计数器，这里用同步置数的方法在电路输出开始时为000000，译出一个低电平接到LD非引脚，当计数开始时立刻进行同步置数为19，从19到00，使用了20秒的时间。输出的信号通过两个7448译码器和两个数码管显示出来。当计数结束时停止计数。 通过检测锁存器输出的性号O0~O2，通过与门接到U5(74191)的R非上，当抢答成功时输出的是低电平则开始计数。 图5限时抢答译码显示电路 (6)复位清零电路 复位按钮接上高电平，然后接入两个74191的复位端。这样就可以了。按下复 按钮就可以是减法计数器重新归为初始值。 四、 元件清单 五、设计心得 这是第一次课程设计，通过两天的努力终于靠自己的实力完成了设计，但是我知道，这个原理图还很不完善，由于我的能力有限，有些功能也没能实现。通过课程设计，还是学到了很多东西，把课本上学的东西，变为实际的东西真的有种待到用时方很少的感觉。尤其是在锁存的问题上，和蜂鸣器的控制上。虽然译码器是优先译码器，但是在输入信号只能一个有效时，必须在输入第一个信号后的非常短的时间上进行锁存，锁存信号是如何实现的。我觉得我这里做的很不错。这学期刚好学历altium design，所以就用这个软件来画图。在整个设计的过程是痛苦的。收获确实很大的。 我承认我