8人抢答电路课程设计.doc

电子技术课程设计报告 课题名称抢答器电路设计学院自动控制与机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级3姓名牛杰董世兆学号201104100422201104100404时间2013年7月10日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,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。关键词:电子设计自动化；数字电子技术；抢答器；仿真。AbstractResponder is a tool that has been widely used in various intelligence and knowledge competitions occasions. The design to eight-way quiz Responder basic concepts, from the practical application, the use of electronic design automation (EDA) technology, with digital, analog electronics design extension of the answering device. The design of the Responder use Multisim11 completed the schematic design and circuit simulation, with digital display, countdown shows, coding and decoding functions, with good results.Key words: EDA; digital electronic technology; Responder; Simulation目录第一章 基本要求51.1 实验目的51.2 设计任务和要求5第二章 设计及原理62.1总体设计思路62.2 总电路图框.62.3 抢答电路.72.4 倒计时电路.92.4.1 555定时电路122.5 计分电路.142.6 只要仪器和设备.15参考文献16附录.16学习体会.17第一章 基本要求1.1实验目的通过八路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。1.2 设计任务和要求1、可容纳八组参赛的数字式抢答器。2、电路具有第一抢答信号的鉴别与保持功能。3、抢答优先者声光提示。4、回答计时与计分。第二章 设计及原理2.1总体设计思路在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30s倒计时，此时，若有组别抢答，显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”，同时发出警报，该组有30s时间答题，答对加分反之扣分；当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示灯灭表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。2.2总电路图框如图1总体框图 图12.3抢答电路此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。使用优先编码器 74LS148D 和锁存器 74LS297D 来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关J2 接地时，74LS148D 的优先编码工作标志端 0，使之处于工作状态。当开关J2 断开时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148D 的输出经74LS297D 锁存后，CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR 1，使74LS148D 优先编码工作标志端，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148D 的 此时由于仍为CTR1，使优先编码工作标志端1， 5 所以74LS148D 仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置接地然后再进行下一轮抢答。电路原理如图2抢答电路上部 图2（1）抢答电路下部 图2（2）2.4倒计时电路该部分主要由555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192D 减法计数电路、74LS48D 译码电路等相关电路组成。完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计时，到0s时倒计时指示灯亮。当有人抢答时，支持人将时间重置30s,给选手时间作答。两块74LS192D 实现减法计数，通过译码电路 74LS48 D显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74LS192D 的预置数控制端实现预置数30s，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，支持人给选手答题并加减分；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，支持人重置时间，同时以后选手抢答无效。 原理图如图3：倒计时电路图 图3倒计时电路个位方波图如图4倒计时电路个位方波图 图4倒计时电路十位方波图如图5倒计时电路十位方波图 图52.4.1 555定时电路由555定时器和三极管构成报警电路。其中555构成多谐振荡器，振荡频率f 1.43（R12R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。原理图如图6：555定时电路图 图6将连接好的555定时器的输出端接在示波器上，呈现如下符合要求的方波。如图7555定时器方波图 图72.5 计分电路主要有74LS192D 减法计数电路,74LS00D计数器等组成电路。主持人按下开关开始抢答时,当有选手抢到首答时，如果该选手答对，主持人根据题目难易程度给该选手加分，反之扣分，每位选手有10分的计分，当10分都扣完后该选手就被淘汰了，最后那位选手分数最高那位选手就是冠军。原理图如图8：计分电路图 图82.6 只要仪器和设备电脑，multisimv11.0ruanjian74LS148D优先编码器1只74LS48D译码器1只555定时器1个74LS279D触发器2只RPACK晶体管2只LED2只74LS192D加减计数器4只DOC-HEX显示器5个74LS00D与非门6只电阻1K1只，5102只，60K1只，90K1一只电容 0.1uF1只，0.01uF1只电压源 VCC5V6只 开关 双向3只 DSWPK-8 1只参考文献【1】 【2】 彭华林等编. 数字电子技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年 【3】 金唯香等编. 电子测试技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年【4】 侯建军. 数字电路实验一体化教程. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年附录总电路如图9：总电路图 图9学习体会设计体会通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此