《数电报告》word版.doc

10级自动化电子课程设计抢答器学院：电气工程学院班级：10电3班学号：姓名： 指导教师：何佳 2012 年 12月 17日目 录1 绪论31.1摘要31.2设计名称31.3 设计目的31.4 设计任务及要求32 系统总体方案及硬件设计4 2.1总设计原理4 2.2 总设计原理图43单元设计电路5 3.1抢答电路53.2定时电路63.3 脉冲产生电路73.4 报警电路74元器件汇总85方案比较86课程设计体会97参考文献98 附录-抢答器仿真图10一 绪论1、摘要：随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易以及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是成为一种生动活泼的教育形式往往分为几组参加，同时也引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对必答有时间限制，到时有声音提示；对于抢答，要判定哪组先按键。为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。数字抢答器由优先编码电路、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。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，并在数码管上显示选手的编号，同时蜂鸣器给出提示声音3秒；同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答。抢答器具有抢答的功能，当主持人启动开关，要求定时器进行加计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将时钟信号在显示器上输出实现计时功能。参赛选手在设定的时间30或60秒内进行抢答，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时刻的时间；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。2、设计名称：抢答器 3、设计目的 1)、培养独立完成一个课题或实际问题的能力2)、培养查阅资料文献手册的能力3)、熟悉元器件类型，掌握合理选取元件的规则4)、锻炼撰写一个小论文和设计报告的能力5)、培养科学的工作作风和严谨的态度4、设计任务及要求1）设计任务四人抢答器，每人一个抢答按钮，并显示抢答者台号，并且主持人功能为：发出抢答指令，系统清零，预置限时时间。（30或60秒）2）设计要求 电路具有时间显示功能和限时功能。在限时内，有人抢答，显示电路停止工作。若限时时间到，未有抢答，也停止工作。 声响功能：当发出抢答信号或限时时间到，发出持续23秒的单音或双音音响以作提示。显示方式如下所示：台号计时图1二 系统总体方案及硬件设计1总设计原理 数字抢答器有锁存电路、脉冲产生电路、定时时间电路、音响电路和脉冲发生电路组成。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，并在数码管上显示选手的编号，同时蜂鸣器给出提示声音3秒；同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答。抢答器具有抢答的功能，当主持人启动开关，要求定时器进行加计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将时钟信号在显示器上输出实现计时功能。参赛选手在设定的时间30或60秒内进行抢答，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时刻的时间；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效。30（60）进制计数器限时电路四路抢答电路显示台号锁闭电路短 音提 示电 路主持人12342 总设计原理图图2抢答器原理图三、单元设计电路1、抢答电路图3抢答电路电路如图3所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。抢答过程：J1、J2、J3、J4分别代表四位选手，J5为主持人的清零端。在抢答开始之前，开关J1、J2、J3、J4、J5均为开状态，当主持人闭合开关J5时，抢答器处于等待工作状态，计时开始，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，当有人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答，并停止计时，数码管显示抢答者编号及时间。答题结束将由主持人按下开关J5进行清零。2、定时电路 该电路主要由两个同步十进制加法计数器74LS160和两个七段显示数码管以及多个门电路组成。具体分析：当开关J7接地时，抢答计时为60秒，当开关J7接到VCC时，抢答计时为30秒。第一个数码管代表各位，第二个数码管代表十位，本电路采用整体置零法计数，当第二个74LS160计数到3或6时，通过相应的门电路使74LS160中的EN为0，74LS160停止工作，计时时间到蜂鸣器响起。具体电路图如图4所示：图4 定时电路3、脉冲产生电路该部分主要是采用的是由555定时器构成的多谐振荡器电路，根据课设要求知道整体电路需要产生1HZ的脉冲和1KHZ的脉冲。根据多谐振荡电路的公式当f=1Hz时，可取R1=R2=47K，R3=2K，C=10u当f=1KHz时，可取R1=R2=47K，R3=2K，C=0.01u具体电路图如下所示：图5 脉冲产生电路4、报警电路由74LS00、74LS10、74LS04D和蜂鸣器构成的报警电路,信号是由1KHz和1Hz脉冲提供的。在限时时间到达之前，有人抢答，蜂鸣器响；在限时时间到达时，没有人抢答，蜂鸣器也会响，抢答结束。具体电路如图6所示：图6 报警电路四、元器件汇总开关 6个 数码管 3个74LS74D 4个74LS00D 2个74LS04D 2 个74LS10 3个74LS160 3个74LS21 1个74ALS08 1个7432N 2个LM555CM 1个电阻电容若干五、方案比较 方案的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且具体到每一位，给人直观的感觉。该方案简洁、易行，而且用到的元件都是平常用的比较多的器件，比如：74LS160、电阻、电容、开关等。该方案的缺点是用线较多，导致线路图不清晰。六、课程设计体会此次课程设计经过为期2周的不懈努力，目前基本达到了预期的要求，通过对整个系统的调试，可得到如下结论：本系统是一个可供4人抢答的抢答器,当主持人按下抢答开关进行清零时,抢答开始。若有人在30秒或者60秒时间内抢答,数码显示器将显示抢答者的编号数,报警器也会发出蜂鸣声,提示主持人抢答已经完成；若在限定的30秒或者60秒时间内无人抢答,报警器也会发出蜂鸣声，抢答结束。 本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。因而在许多方面都还不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解，不能熟练运用，因而不能完全的一次性设计好该电路。不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识，学会了Multisim的一些基本使用方法，培养了我们独立思考问