电子设计性实验指导参考书.pdf
数字电子设计性实验
第二部分设计性实验
实验七竞赛抢答器的设计
一、实验目的
1、掌握电路板焊接技术;
2、学习调试系统电路,提高实验技能;
3、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。
二、实验内容
1、设计任务:设计制作一个可容纳六组参赛的数字式抢答器。
2、设计要求:
①每组设置一个抢答按钮,供抢答者使用;
①电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发
出抢答指令后,若有参赛者按抢答开关,则该组指示灯亮并用组别显
示出抢答者的组别,同时扬声器声音,音响持续2-3s;
①电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用;
①电路具有回答问题的时间控制功能,要求回答问题的时间≤100s(显
示00-99),时间显示采用倒计时方式,当达到限定时间时(即显示器
为00时),发出声响,以示警告;
①要求电路主要选用中规模TTL或CMOS集成电路。
2、设计要点
根据设计要求,竞赛抢答器主要由六部分组成:
①抢答控制器:竞赛抢答器的核心,当任意一位参赛者按下开关时,抢
答控制器立刻接受该信号,并使相应的发光二极管点亮,并用音响电
路发出声音,与此同时,封锁其他参赛者的输入信号,这就要求抢答
器的分辨能力高,同时要求电路有6组输入和输出,电路可考虑用6
个D触发器和6个与非门组成(供参考);
①抢答控制输入电路:有6个开关组成,6人各控制一个,按下开关使
相应控制端信号为高电平或低电平;
①清零装置:供每次比赛前主持人使用,它保证每次抢答前使抢答器清
零,避免电路误动作和抢答过程中的不公平。采用由主持人控制开关,
同时使每人的抢答电路同时清零的方式;
①显示、声响电路:每个抢答器显示电路可由发光二极管显示,显示字
形代表组号,也可为单一发光信号,如果是一个发光二极管,且功率
不大,可直接由抢答器驱动;如果要醒目,加大功率或用多个大功率
发光管,则要单独采用驱动电路。声响电路为6组共用,只要有抢答
者出现,都会发出音响,鸣响器件用扬声器,因此必须加一级三极管
驱动电路,输入信号有音频信号、抢答信号和“时间到”信号;
①计数、显示电路:该电路的作用是对抢答者回答问题时间进行控制,
规定的时间小于或等于100s,所以显示装置应该是一个二位数字显示
的计数系统。因为要求倒计时,当主持人给出“请回答”指令后,从
“99”倒计时,当计到“00”时,要能够驱动声响电路发出警告声,由此
可知,当主持人给出“请回答”指令后,两位计数器同时置9,CP信号
为秒脉冲,进行减法计数,当两位数为“00”向高位借位时,送出音响
控制信号,计数器同时被封锁,不再计数;
①振荡电路:由上面分析,需要振荡信号的电路有:a、控制器信号:
振荡信号频率越高,抢答控制器的分辨率越高,建议采用500KHz;
b、音频信号:使音响电路发出单一鸣响,建议采用1KHz;c、秒脉
冲信号:为计数器显示提供秒脉冲信号。这几个不同频率的信号源可
用一个振荡电路来完成,采用分频方式得到不同频率的信号。
三、实验要求
1、画出电路原理图,并弄懂各部分的工作原理及作用;
2、按原理图接线,并认真检查电路;
3、按要求调试电路,实现各部分电路功能;
4、列出元件清单;
5、分析调试中发现的问题及故障排除方法。
实验八彩灯控制器的