数字八路抢答器课程设计报告 - 图文

梧 州 学 院

课程设计论文 （2013-2014学年下学期）

课程名称 数字电路 论文题目 八路数字智力抢答器 系 别 信息与电子工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 12电本2班 学 号 2012001902238 学生姓名 王涛 指导教师 郑瑶 完成时间 2014 年 6 月

题号 满分 50 一、实物 30 电路的调试及工作情况 回答 问题 20 二、课程设计论文 20 60 设计论文规范性 原理简述及原理图 测试结果及分析 20 总分 100 评分依据 电路 设计 得分 总分=实物*50%+课程设计报告书*50%。

摘 要

抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发, 用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该设计数字抢答器就是利用数字电子技术实现的。主要为了实现抢答、定时、显示、报警功能。其电路由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路 。当有选手按下按钮时，优先锁存，其他选手在按时无响应，直到主持人按下清零按钮之后，才能开始下一轮的抢答。比较实用。

该数字抢答器可以广泛应用于各种竞赛，确保竞赛的准确，公平。该数字抢答器虽然可以用单片机程序来完成，但繁琐和代价高。而用集成电路设计制作抢答器：方便，价格便宜，还易于扩展。

关键字：编码，译码，555定时器，抢答器

目录

第一章 引言.............................................. 错误！未定义书签。

1.1 设计要求.......................................... 错误！未定义书签。 1.2 系统概述.......................................... 错误！未定义书签。

第二章 设计方案分析与论证................................ 错误！未定义书签。 第三章 单元电路设计...................................... 错误！未定义书签。 第四章 智能抢答器实物制作................................ 错误！未定义书签。 第五章 测试结果分析与设计体会............................ 错误！未定义书签。 参考文献

附录 元器件清单

第一章 引言

1.1 设计要求

1．设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，

8个抢答按钮分别用编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7来表示。 2．设置一个控制开关S，由节目主持人控制系统的清零和抢答的开始。 3．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数码管上显示相应编号，同时扬声器给出音响提示。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．抢答器具有定时抢答的功能，一次抢答的时间可以由主持人设定（设为

15s）。当节目支持人按下“开始”按钮后，定时器进行倒计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂的声响。

5．参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的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 6．如果定时时间已到，无人抢答，则本次抢答无效，系统报警，并禁止选

手抢答，时间显示器上显示00。

1.2 系统概述

总的电路设计框图如下：

如设计框图所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时

图 3-7 多谐振荡电路

由555组成的多谐振荡电路可知：电阻和电容构成一个

积分电路，其输入

端接施密特触发器的输出端，其输出端接施密特触发器的输入端。用555定时器构成多谐振荡器就是这个思路。于是，先用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器。与555定时器内部的放电管反相器[5]。逻辑上，这个反相器的输出与555定时器的输出

完全相同。因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚。我们看到，电阻个输出端（7号脚）接

和电容

构成了

积分电路，施密特触发器的一积分电路的输出端接施密特触发

构成了一个

积分电路的输入端，

器的输入端。这样，一个多谐振荡器就成了。

多谐振荡器用在报警电路中,主要是用于控制喇叭声响频率.这里要求为1.2KHz.在方案一中,还用到了多谐振荡器来产生CP脉冲.经计算得到多谐振荡器各参数如下

[6]

：

R1=0.6K欧 R2=2.4K欧 C1=0.22微法 C2=0.01微法

报警电路主要就是由以上所介绍的一个单稳触发器，一个多谐振荡器，再加一

个扬声器组成的.其组成原理图如图3-9所示。

控制输入信号为经过编码的抢答选手的信号，当有人在有效时间内抢答时，定时时间到时无人抢答时，输入信号为高电平，报警电路发出报警信号；反之，输入信号为低电平时，报警器不工作。

图3-8

报警电路原理图

由图中可以看到,接上电源后,当信号输入为高电平时，第一个555连接成的单稳态触发器的输出为低电平，处于稳定状态，这时，右边的多谐振荡器的复位输入为低电平，所以其输出也为低电平，扬声器不发音。当信号输入为低电平时，单稳态触发器被触发，处于暂稳态，此时其输出为高电平，输入到多谐振荡器的复位端，多谐振荡工作，输出为频率为1.2KHz的脉冲波形。这样扬声器就会以1.2KHz的频率发出间歇式声响。

图3-9 定时部分原理图

3.3时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器的关键，它要完成以下三项功能：

（1）主持人将按下控制开关时，EI端为0,抢答和定时电路进入正常工作状态；

（2）当参赛选手按动抢答器开关时，抢答电路和定时电路停止工作；

3当设定的抢答时间到，但无人抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。根据上面的功效，设计出如图5所示的控制电路。

（a） （a）抢答与定时电路的时序控制电路

（b） （b）报警电路 第四章 智能抢答器实物制作

4.1原理图设计及PCB设计

本次课程设计的电路设计部分都是在Altium Designer 13.0设计，13版的Altium Designer新增了一些快捷功能，使本次电路设计更为方便。抢答器总的原理图和PCB图设计如下：

图4-1 抢答器总的原理图

图4-2 抢答器双层板PCB图

图4-3抢答器单层板PCB图

4.2抢答器实物焊接与调试 4.2.1实物焊接

通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺的重要性：各个芯片

的引脚功能不能混淆，必须了解各个芯片的使用方法，内部结构以及使用时的注意事项，该接电源的一定要接电源，该接地的一定要接地，且不能有悬空。同时在电路板上要预先确定电源的正负端，便于区分及焊接。正确焊接各芯片个管脚连接必须查阅各种资料并记录，以确保在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同时确保整个电路的正确性。

附录：元件清单

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

序号 类型 74LS279（RS锁存器） 74LS48（4线—7段译码驱动器） 74LS192（十进制可逆计数器） 74LS08（二输入四异或门） 74LS00（二输入与非门） NE555 晶体管3DG130 七段数码管（共阴极） B键（触发开关） 发光二极管 扬声器 四脚轻触开关 圆孔排阵若干排 电阻（1KΩ） 电阻（10KΩ） 电阻（15KΩ） 电阻（68KΩ） 电容（0.1μF） 电容（10μF） 数量 1 3 2 1 2 1 1 3 9 1 1 8 4 9 1 1 1 1 74LS148（8线—3线优先编码器） 1

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/b8ih.html