电子技术课程设计-声光数字显示竞赛抢答器设计.doc

淮海工学院课程设计报告书课程名称：电子技术课程设计题目：声光数字显示竞赛抢答器设计系（院）：电子工程学院学期：2011-2012-1专业班级：自动化091姓名：学号：评语：成绩：签名：日期：2目录1绪论.32设计内容及要求.33电路设计.44电路仿真.125组装调试.146系统所需元器件.147心得体会.158参考文献.1531、绪论1.1设计背景在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时还可以设置记分、犯规及奖励记录等多种功能。该设计就是针对上述各种要求设计出的供6名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器。数字抢答器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。经过布线、焊接、调试等工作后，数字抢答器成形。1.2设计任务和要求1、用中小规模集成电路设计一个可容纳六组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。所有调试和检测内容均在电脑上仿真进行。2、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，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出“嘀嘟”的双音音响持续3s左右。3、设置计分电路。每组在开始时预置成100分，抢答后由主持人记分，答对一次加10分，否则减10分。4、设置犯规电路。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。2、设计内容及要求2.1、设计思路本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效，否则应视为提前抢答而犯规。当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示组别。还可用鉴别出的第一抢答信号4控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其推动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。计分电路可采用2位七段数码管显示，由于每次都是加或减10分，故个位总保持为0，只要10位和100位作加/减计数即可，可采用两级十进制加/减计数器完成。2.2数字抢答器总体方框图其工作工作过程为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定的时间；主持人将开关置开始"状态，宣布"开始"抢答器工作，扬声器给出声响提示，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，输入电路被封锁，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内抢答时，抢答器完成下面几个工作：1.优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；2.控制电路对输入编码电路进行封锁，避免其他选手进行抢答；3.控制电路要使定时器停止工作，时间器上显示抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止，以便进行下一轮抢答。图（1）总体方框图3、电路设计3.1计分电路5主持人控制台电路需要包括所有参赛队“初始置100分“按钮J1，“准备抢答”按钮J4，“开始抢答”按钮J5，“加10分”按钮J2，“减10分按钮”J3。本例中的初始置100功能是利用计数器芯片74LS192的置数功能来实现的。74LS192置数端是低电平有效，所以信号形式为负脉冲。“准备抢答”和“开始抢答”为负脉冲，加10分和减10分为正脉冲。图（2）主持人控制台电路选手控制台电路：每个参赛队在主持人下达了“开始抢答命令”后可以按下抢答器按钮进行抢答。当取得抢答权的参赛队回答完问题时，主持人根据其结果正确与否进行加减分。在该电路中主持人按下预置100分按钮，即为所有参赛队初始预置100分。具体电路图见图（3）。（J5为预置100分按钮，J6为加10分按钮，J7为减10分按钮，J8为开始抢答按钮）电路实现功能:能够在主持人发出抢答命令后，对选手进行加分或者减分。6图（3）计分电路3.2控制电路图（4）74LS148管脚774LS148功能表图（5）控制电路参考电路如图所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操