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1 声光显示智力竞赛抢答器 摘要摘要 智力竞赛抢答器是一个供参赛组进行智力竞赛的装置 该装置由主体电路 与扩展电路组成 优先编码电路 锁存电路 译码电路将参赛组的输入信号在 显示器上输出 用控制电路和主持人开关启动音响电路 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记时 功能 构成扩展电路 本文详细介绍了抢答器的设计方案 功能及在设计过程 中所做的改进 他要实现以下主要功能 1 主持人可以控制系统的清零与抢 答开始 2 抢答器要有数据锁存与显示的功能 抢答开始后 若有任何一名 选手按动抢答按钮 则要显示其编号至系统被主持人清零 并且扬声器发声提 示 同时其他人再按对应按钮无效 3 抢答器要有自动定时功能 并且一次 抢答时间由主持人任意设定 当主持人启动 开始 键后 定时器自动减计时 并在显示器上显示 同时扬声器上发出短暂声响 4 参赛选手只有在设定时 间内抢答方为有效抢答 若抢答有效 则定时器停止工作 并且显示抢答开始 时间直到系统被清零 5 若设定时间内无选手进行抢答 按对应按钮 则 系统短暂报警 并且禁止选手超时抢答 定时器上显示 关键词关键词 抢答电路 计数电路 音响电路 译码显示电路 2 Abstract Quizzes responder is a group of entries for the device the quiz and expanding the main circuit device consists of a circuit Priority coding circuit latch circuit decoding circuit will set in the input signal display output using the control circuit and the host switches on audio circuits the above two parts subject circuit Through the regular circuit and decoder circuit will be second pulse signal output to achieve timing on screen expansion circuit function this paper introduces the design scheme responder function in the design process and do improvement He must meet the following main functions 1 host can control system reset and vies to answer first began 2 shall be data responder latdisplay function Vies to answer first began if there is any contestant vies to answer first button press will show their Numbers to the system and the speaker cleared by host while others again voice tips according to the corresponding button is invalid 3 is to have automatic timing vies to answer first and the first vies to answer first time function by the host any Settings When host start start button the timer automatically reduces the time and on screen display At the same time the speaker on a short sound 4 contestants only in setting time vies to answer first responder is valid If responder timer stop work effectively and displays vies to answer first start time until the system has been cleared 5 if the setting time no players vies to answer first button according to police and banned system transient vies to answer first timer overtime players displayed 00 Keywords Vies to Answer First Circuit Timing Circuit Audio Circuits Decode Display Circuit 3 目目 录录 1 1 绪绪 论论 1 1 1 设计任务 1 1 2 课题目的与意义 1 1 3 抢答器的组成框图 2 2 2 基本知识介绍基本知识介绍 3 2 1 74LS148 优先编码器 3 2 2 74LS279 锁存器 4 2 3 555 定时器 5 2 3 1 555 定时器的基本功能 5 2 3 2 555 组成的基本电路及应用 7 2 4 显示译码器 74LS48 9 2 4 1 发光二极管显示器 9 2 4 2 译码驱动器 10 2 5 芯片 74LS192 11 3 3 电路设计电路设计 13 3 1 抢答电路设计 13 3 2 定时电路设计 14 3 3 声音电路设计 15 3 4 时序控制电路设计 15 4 4 整机电路图整机电路图 17 5 5 在设计过程中发现的问题和所做的改进 在设计过程中发现的问题和所做的改进 18 结束语结束语 19 参考文献参考文献 20 声光显示智力竞赛抢答器 1 1 1 绪绪 论论 智力竞赛是一种生动活泼的教育方式 而抢答就是智力竞赛中非常常见的 一种答题方式 抢答能引起参赛者观众的极大兴趣 并且能在极短的时间内 使人们迅速增加一些科学知识和生活常识 但是 在这类比赛中于谁先谁后抢 答 在何时抢答 如何计算答题时间等等问题 若是仅凭主持人的主观判断 就很容易出现错误所以我们就需要一种具备自动锁存 置位 清零等功能智能 抢答器来解决这些问题 在本次设计中 将主要设计一个定时抢答器 在这次 毕业论文中主要是实现抢答功能 因为社会的发展越来越快 不论在各行各业 都是竞争压力比较大 因此为了适应社会的发展 做每件事都要快速 所以抢 答电路是非常重要的 它也对社会的进步起很大作用 1 11 1 设计任务设计任务 1 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛 分别用 8 个按钮 表示 70 SS 2 设置一个系统清除和抢答控制开关 S 该开关由主持人控制 3 抢答器具有锁存与显示功能 即选手按动按钮 锁存相应的编号 并在 LED 数码管上显示 同时扬声器发出报警声响提示 选手抢答实行优先锁存 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止 4 抢答器具有定时抢答功能 且一次抢答的时间由主持人设定 如 30 秒 当主持人启动 开始 键后 定时器进行减计时 同时扬声器发出短暂的声响 声响持续的时间 0 5 秒左右 5 参赛选手在设定的时间内进行抢答 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的时间 并保持到主持人将系统清除为止 6 如果定时时间已到 无人抢答 本次抢答无效 系统报警并禁止抢答 定时显示器上显示 00 1 21 2 课题目的与意义课题目的与意义 随着社会经济的发展 人们对生活质量的追求越来越高 所开设的娱乐活 动也是越来越多了 例如智力竞赛抢答 但是往往由于主持人和抢答者本人所 造成的误差而导致活动的不公平性 作为一个当代大学生设计一款智力竞赛抢 答器解决了在活动中的这一弊端 因此在这毕业之际设计抢答器 不仅让我巩固了所学知识并应用于实践 同时也让我觉得所学知识能贡献于社会 所读的这几年书是没有白念的 让我 有了一个质地的飞跃 声光显示智力竞赛抢答器 2 1 31 3 抢答器的组成框图抢答器的组成框图 定时抢答器的总体框图如图 1 1 所示 它由主体电路和扩展电路两部分组 成 主体电路完成基本的抢答功能 即开始抢答后 当选手按动抢答按钮时 能显示选手的编号 同时能封锁输入电路 禁止其他选手抢答 扩展电路完成 定时抢答功能 抢答 按钮 优先编 码电路 锁存 器 译码 电路 显示 电路 主持人 控制 开关 控制 电路 报警 电路 秒脉冲 产生 电路 定时 电路 译码 电路 显示 电路 主体电路 扩展电路 图 1 1 抢答器的组成框图 图 1 1 所示定时抢答器的工作过程是 接通电源时 节目主持人将开关置 于 清除 位置 抢答器处于禁止工作状态 编号显示器灭灯 定时显示器上 显示设定的时间 当节目主持人宣布抢答题目后 说一声 抢答开始 同时将 控制开关拨到 开始 位置 扬声器给出声响提示 抢答器处于工作状态 定 时器倒计时 当定时时间到 却没有选手抢答时 系统报警 并封锁输入电路 禁止选手超时后抢答 当选手在定时时间内按动抢答按钮时 抢答器要完成以 下四项工作 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 扬声器发出短暂声响 提醒节目主持 人注意 3 控制电路要对输入编码电路进行封锁 避免其他选手再次进行抢 答 4 控制电路要使定时器停止工作 时间显示器上显示剩余的抢答时间 并保持到主持人将系统清零为止 当选手将问题回答完毕时 主持人操作控制 开关 使系统恢复到禁止工作状态 以便进行下一轮抢答 声光显示智力竞赛抢答器 3 2 2 基本知识介绍基本知识介绍 2 12 1 74LS14874LS148 优先编码器优先编码器 表 2 1 是 74LS148 电路的功能表 图 2 1 是 8 线 3 线优先编码器 74LS148 的逻辑符号 表 2 1 74LS148 电路的功能表 输入输出 S0I1I2I3I4I5I6I7I2Y2Y0YSYEXY 1XXXXXXXX11111 01111111111101 0XXXXXXX000010 0XXXXXX0100110 0XXXXX01101010 0XXXX011101110 0XXX0111110010 0XX01111110110 0X011111111010 00111111111110 图 2 1 74LS148 的逻辑符号 在优先编码器电路中 允许同时输入两个以上的编码信号 不过在设计优 先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队 当几个输入信号同时出 现时 只对其中优先权最高的一个进行编码 1 编码输入 70 II 从 8 线 3 线优先编码器 74LS148 的功能表可以看出 输入信号在时0 S 声光显示智力竞赛抢答器 4 表示发出编码信号 故逻辑符号输入端上面均有 号 这表示编码输 70 II 入低电平有效 从功能表中看出 的优先权最高 而的优先权最低 只要 7 I 0 I 就对进行编码 而不管其它输入信号为何种状态 0 7 I 7 I 2 编码输出端 2 Y 1 Y 0 Y 从功能表可以看出 74LS148 编码器的编码输出是反码 比如 对编码 0 I 应当输出 000 而电路输出的是 111 对编码 应当是 101 而电路输出为 5 I 010 这点请读者注意 为此 上面都有 号 这表示输出为反 2 Y 1 Y 0 Y 码 3 选通输入端S 只有在时 编码器才处于工作状态 而在时 编码器处于静止0 S1 S 状态 所有输出端均被封锁为高电平 4 选通输出端和扩展输出端SYEXY 和是为扩展编码器功能而设置的 SYEXY 从功能表可以看出 只有当所有编码输入端都是 1 即没有编码输入 并 且时 才为 0 可见 表示 电路工作 但无编码输入 0 SSY0 SY 从功能表还可以看出 只要任何一个编码输入端有 0 且 则为0 SEXY 0 因此 表示 电路工作 且有编码输入 0 EXY 2 22 2 74LS27974LS279 锁存器锁存器 图 2 2 管脚图 其管脚图 2 2 如下图所示 74LS279 内部是由 4 个基本 RS 触发器组成的 当有一个人优先抢答后其它的就不能抢答了 其它的虽然有电平输入 但是输 入的电平保持原态不变 74LS279 内部的 4 个基本 RS 触发器的 R 输入端为高 电平有效 四个锁存器中有 2 个具有 2 个 置位端 SA SB 当 S 为低电平 R 为高电平时 输出端 Q 为高电平 当 S 为高电平 R 为低电平时 Q 为 1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16 GND VCC1R 1S1 1S2 1Q 2R 2S 2Q3R 3S2 4R 4S 3Q 3S1 4Q 声光显示智力竞赛抢答器 5 低电平 当 S 和 R 均为高电平时 Q 被锁存在已建立的电平 当 S 和 R 均为低电平时 Q 为不稳定的高电平状态 对 SA 和 SB S 的低电平表示 SA 和 SB 只要有一个为低电平 S 的高电平表 示 SA 和 SB 均为高电平 引出端符号 1Q 4Q 输出端 1S 4S 置位端 低电平有效 1R 4R 复位端 低电平有效 锁存器参考电路如图 2 3 所示 图中R端接主持人控制开关 抢答前 控 制开关使锁存器输出为零 分别与编码器的输出端 1S2S3S4S 2 A 1 A 和工作状态标志GS联接 当有抢答开关按下 编码器输出相应的二进制代 0 A 码 经锁存器保持抢答信息 编码器工作状态标志 GS 使锁存器输出为 1 0 Q 联接到编码器 74LS148 的输入使能端 封锁其它路输入 同时接译码电路 0 Q S 74LS48 的控制端 当其为高电平时 译码器工作 当其为低电平时 RBOBI 字型全 灭 与译码显示电路的输入端相连 控制开关为主持人 1 Q 2 Q 3 Q 所设 S 打向 RESET 端复位后才可以抢答 图 2 3 74LS279 锁存器参考电路 2 32 3 555555 定时器定时器 2 3 12 3 1 555555 定时器的基本功能定时器的基本功能 555 定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路 应用广泛 外加 电阻 电容等元件可以构成多谐振荡器 单稳电路 施密特触发器等 555 定时器原理图及引线排列分别如图 2 4 和 2 5 所示 其功能见表 2 2 定时器内部由比较器 分压电路 RS触发器及放电三极管等组成 分压电路由 三个 5K 的电阻构成 分别给和提供参考电平 2 3和 1 3 1 A 和 1 A 2 A CC V CC V 2 A 的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态 当输入信号自 6 脚输入大 Q0Q1 Q2Q3 S0S1S2S3R0R1R2R3 74LS279 5V RESETSTART 控制开关S 10K A BC A2 A1 A0 GS BI RBO 声光显示智力竞赛抢答器 6 于 2 3时 触发器复位 3 脚输出为低电平 放电管T导通 当输入信号自 CC V 2 脚输入并低于 1 3时 触发器置位 3 脚输出高电平 放电管截止 CC V 4 脚是复位端 当 4 脚接入低电平时 则 正常工作时 4 接为高电平 0 0 V 5 脚为控制端 平时输入 2 3作为比较器的参考电平 当 5 脚外接一个 CC V 输入电压 即改变了比较器的参考电平 从而实现对输出的另一种控制 如果 不在 5 脚外加电压通常接 0 01 F 电容到地 起滤波作用 以消除外来的干扰 确保参考电平的稳定 图 2 4 555定时器内部框图 图 2 5 555定时器引脚排列 声光显示智力竞赛抢答器 7 表 2 2 555定时器的功能表 2 3 22 3 2 555555 组成的基本电路及应用组成的基本电路及应用 1 构成单稳态触发器 电路如图 2 6 所示 接通电源 电容 C 充电 至 2 3Vcc RS 触发器置 0 T导通 C放电 此时电路处于稳定状态 当 2 加入1000PF 只要满足的 0 V w t I V 重复周期大于 电路即可工作 实现较精确的定时 0p t 图 2 6 单稳态触发器 2 多谐振荡器 电路如图 2 7 所示 电路无稳态 仅存在两个暂稳态 亦不需外加触发信 声光显示智力竞赛抢答器 8 号 即可产生振荡 振荡过程自行分析 电容C在1 3Vcc 2 3Vcc之间充电 和放电 555 电路要求R1与R2均应大于或等于1k 使R1 R2应小于或等于 3 3M 图 2 7 多谐振荡器 2 42 4 74LS12174LS121 芯片介绍芯片介绍 74LS121 芯片是一种常用的非重触发单稳态触发器 他采用了施密特触发 输入结构 图 2 8 74LS121 管脚图和逻辑符号 声光显示智力竞赛抢答器 9 2 42 4 显示译码器显示译码器 74LS4874LS48 2 4 12 4 1 发光二极管显示器发光二极管显示器 8 段发光二极管数码显示器BS201 202 共阴极 和BS211 212 共阳极 的等效电路如图 2 9 所示 其中 BS201和BS211每段的最大驱动电流约 10mA BS202和BS212每段的最大驱动电流约15mA 驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效 如74LS48 CC4511 而驱 动共阳极显示器的译码器输出为低电平有效 如74LS46 74LS47等 表 2 3 74LS121 功能表 声光显示智力竞赛抢答器 10 a 共阳极 LED b 共阴极 LED 图 2 9 发光二极管显示器 2 4 22 4 2 译码驱动器译码驱动器 74LS48为BCD 7段译码器 74LS48用来驱动共阴极的发光二极管显示器 74LS48的内部有升压电阻 因此无需外接电阻 可以直接与显示器相连接 74LS48的功能表如表 2 4 所示 其中为8421BCD码输入端 a g7段 0123 AAAA 译码输出端 表 2 4 74LS48功能表 输入输出功能或 数字 LT RBI3 A 2 A 1 A 0 A RBO BI a b c d e f g 显示 字形 灭灯试 灯动态 灭零 x x 0 x 1 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 0 输入 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 8 灭灯 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 1 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 注 是一个特殊端 有时用作输入 有时用作输出 RBOBI 各使能端功能简介如下 灯测试输入使能端 当 0时 译码器各段输出均为高电平 显示LTLT 器各段全亮 因此 0 可用来检查74LS48和显示器的好坏 LT 动态灭零输入使能端 在 1的前提下 当 0且输入RBILTRBI 声光显示智力竞赛抢答器 11 0000时 译码器各段输出全为低电平 显示器各段全灭 而当输入 0123 AAAA 数据为非零数码时 译码器和显示器正常译码和显示 利用此功能可以实现对 无意义位的零进行消隐 静态灭灯输入使能端 只要 0 不论输入为何种电平 BIBI 0123 AAAA 译码器各段输出全为低电平 显示器灭灯 此时为输入使能 RBOBI RBO 动态灭零输出端 在不使用功能时 为输出使能 其功BIRBOBI 能是只有在译码器实现动态灭零时RBO 0 其它时候RBO 1 该端主要用于多 个译码器级联时 实现对无意义的零进行消隐 实现整数位的零消隐是将高位 的RBO接到相邻低位的 实现小数位的零消隐是将低位的RBO接到相邻高RBI 位的 RBI 2 52 5 芯片芯片 74LS19274LS192 74LS192是同步十进制可逆计数器 它具有双时钟输入 并具有清除和置 数等功能 其引脚排列及逻辑符号如图 2 10 所示 a 引脚排列 b 逻辑符号 图 2 10 74LS192的引脚排列及逻辑符号 图中 为置数端 为加计数端 为减计数端 为非同步进PL U CP D CP UTC 位输出端 为非同步借位输出端 P0 P1 P2 P3为计数器输入端 MR DTC 为清除端 Q0 Q1 Q2 Q3为数据端 其功能如表 2 5 所示 声光显示智力竞赛抢答器 12 表 2 5 74LS192 功能表 输入输出 MRP3P2P1P0Q3Q2Q1Q0 1 0000 00 dcbadcba 01 1 加计数 011 减计数 声光显示智力竞赛抢答器 13 3 3 电路设计电路设计 3 13 1 抢答电路设计抢答电路设计 抢答电路的功能有两个 一是能分辨出选手按按钮的先后 并锁存优先抢 答者的编号 供译码显示电路用 二是要使其他选手的按钮操作无效 选用优 先译码器74LS148和锁存器74LS279可以完成上述功能 其电路组成如图 3 1 所示 图 3 1 抢答电路 工作原理是 当主持人控制开关处于 清除 位置时 RS触发器的端为R 低电平 输出端 4Q 1Q 全部为低电平 于是74LS48的 0 显示器灭灯 BI 74LS148的选通输出端 74LS148处于工作状态 此时锁存电路不工作 0 ST 当主持人开关拨到 开始 位置时 优先编码电路和锁存电路同时处于工作状 态 即抢答器处于等待工作状态 等待输入端输入信号 当有选手将按 70 II 钮按下时 如按下S5 74LS148的输出 010 0 经RS锁存器后 012YYYEXY CTR 1 74LS279处于工作状态 4Q3Q2Q 101 经 74LS48 译码后 显示1 BI 器上显示出 5 此外 CTR 1 使74LS148的ST端为高电平 74LS148 处于 声光显示智力竞赛抢答器 14 禁止工作状态 封锁其他按钮的输入 当按下的按钮松开后 74LS148的为EXY 高电平 但由于CTR维持高电平不变 所以74LS148仍处于禁止工作状态 其 他按钮的输入信号不会被接收 这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准 确性 当优先抢答者回答完问题后 由主持人操作控制开关S 使抢答电路复 位 以便进行下一轮抢答 3 23 2 定时电路设计定时电路设计 该部分主要由 555 定时器秒脉冲产生电路 74LS192十进制同步加减计数 器 74LS48译码电路和 2 个 7 段数码管即相关电路组成 具体电路如图 3 2 所 示 两块74LS192实现减法计数 通过译码电路74LS48显示到数码管上 其时 钟信号由时钟产生电路提供 74LS192的预置数控制端实现预置数 由节目主 持人根据抢答题的难易程度 设定一次抢答的时间 通过预置时间电路对计数 器进行预置 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DPY 7 SEG上 当有人 抢答时 停止计数并显示此时的倒计时时间 如果没有人抢答 且倒计时时间 到时 BO2输出低电平到时序控制电路 控制报警电路报警 同时以后选手抢答 无效 下面结合图 3 2 具体讲一下标准秒脉冲产生电路的原理 图中电容C的放 电时间和充电时间分别为 3 1 CRt 7 0 21 3 2 CRRInCRRt 7 02 21212 于是从 NE555 的 3 端输出的脉冲的频率为 3 3 结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本 选择的电阻值为 R1 15K R2 68K C 10uF 代入到上式中即得 即秒脉冲 Z Hf1 CRRtt f 2 43 11 2121 声光显示智力竞赛抢答器 15 图 3 2 定时电路 3 33 3 声音电路设计声音电路设计 由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图 3 3 所示 其中 555 构成多 谐振荡器 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 声光显示智力竞赛抢答器 16 图 3 3 报警电路 3 43 4 时序控制电路设计时序控制电路设计 时序控制电路抢答器设计的关键 它要完成以下三项功能 1 主持人将控制开关拨到 开始 位置时 抢答电路和定时电路进入正 常抢答工作状态 2 当参赛选手按动抢答键时 抢答电路和定时电路停止工作 3 当设定的抢答时间到 无人抢答时 扬声器发声 同时抢答电路和定 时电路停止工作 根据上面的功能要求以及图 3 1 和图 3 2 设计的时序控制电路如图 3 4 所示 图中 门G1的作用是控制时钟信号CP的放行和禁止 门G2的作用是控 制74LS148的输入使能端 图 3 4 a 所示电路的工作原理是 主持人控制ST 开关从 清除 位置拨到 开始 位置时 来自图 3 1 的74LS279的输出 CTR 0 经G3反相 A 1 则从 555 输出端来的时钟信号CP能够加到74LS192 的CPD时钟输入端 定时电路进行递减 同时 在定时时间未到时 来自图 3 2 所示74LS192的借位输出端 门G2的输出 0 使74LS148处于正1 2 BOST 常工作状态 从而实现功能 1 的要求 当选手在定时时间内按动抢答按钮时 CTR 1 经G3反相 A 0 封锁CP信号 定时器处于保持工作状态 同时 门 G2的输出 74LS148处于禁止工作状态 从而实现功能 2 的要求 当1 ST 定时时间到了 来自 74LS192 的 74LS148处于禁止工作状态 1 2 BO1 ST 禁止选手进行抢答 同时 门G1处于关门状态 封锁CP信号 使定时电路保 持 00 状态不变 从而实现功能 3 的要求 74LS121用于控制报警电路及发 声的时间 a 抢答与定时电路的时序控制电路 b 报警电路的时序控制电路 声光显示智力竞赛抢答器 17 图 3 4 时序控制电路 4 4 整机电路图整机电路图 经过以上各单元电路的设计 可以得到定时抢答器的整机电路 如图 4 1 所示 U1 U2 U5 U9 U11组成了抢答电路 U3 U4 U6 U7 U8 U9 组 成了定时电路 U10 U13组成了报警电路 U12为报警电路的时序控制电路 0 10 1 11 2 12 3 13 4 1 5 2 6 3 7 4 EI 5 EO 15 A0 9 A1 7 A2 6 GS 14 U1 74LS148 1R 1 1Q 4 1S1 2 1S2 3 2R 5 2Q 7 2S 6 3R 10 3Q 9 3S1 11 3S2 12 4R 14 4Q 13 4S 15 U2 74LS279 D0 15 Q0 3 D1 1 Q1 2 D2 10 Q2 6 D3 9 Q3 7 UP 5 TCU 12 DN 4 TCD 13 PL 11 MR 14 U3 74LS192 D0 15 Q0 3 D1 1 Q1 2 D2 10 Q2 6 D3 9 Q3 7 UP 5 TCU 12 DN 4 TCD 13 PL 11 MR 14 U4 74LS192 A 7 QA 13 B 1 QB 12 C 2 QC 11 D 6 QD 10 BI RBO 4 QE 9 RBI 5 QF 15 LT 3 QG 14 U5 74LS48 A 7 QA 13 B 1 QB 12 C 2 QC 11 D 6 QD 10 BI RBO 4 QE 9 RBI 5 QF 15 LT 3 QG 14 U6 74LS48 A 7 QA 13 B 1 QB 12 C 2 QC 11 D 6 QD 10 BI RBO 4 QE 9 RBI 5 QF 15 LT 3 QG 14 U7 74LS48 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U8 555 R1 10k R2 10k 2 3 4 5 6 7 8 9 1 RP1 RESPACK 8 12 U9 A 74LS04 1 2 13 12 U10 A 74LS11 C1 1uF C2 1nF 5v BO2 BO2 5V R3 10k 5V 1 2 3 U11 A 74LS00 5V BO2 34 U9 B 74LS04 CTR SW1 SW SPDT CTR CX 10 RX CX 11 RINT 9 A1 3 A2 4 B 5 Q 6 Q 1 U12 74121 R4 10k C3 1uF 5v PR S YEX BO2 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U13 555 R6 10k R7 10k R8 10k C4 1nF Q1 2N1711 R9 10k C5 1uF R10 10k LS1 SPEAKER CTR PR 声光显示智力竞赛抢答器 18 整机电路图 5 5 在设计过程中发现的问题和所做的改进 在设计过程中发现的问题和所做的改进 1 选手号码的显示问题 在设计过程中 我们发现按下抢答按钮后 我们希 望其在七段数码显示管上显示的选手号码是 1 到 8 这样符合我们一般的思维 而按照我们一开始所做的设计 数码管只能显示 0 到 7 我们在认真研究体设 计方案和 7448 译码器的功能表后 发现解决此问题只须将显示 0 改为显示 8 而其他的显示则不改变 2 在计时结束时让选手号码显示牌显示 0 而不是 8 的问题 承 1 中所述 我 们实现了选手号码显示 8 的问题 但随之而来的是当计时结束时因为 A2 A1 A0 均为零 导致我们在做出 1 中所述改动后 选手号码显示牌上 显示的为 8 而不是我们要求的 0 此时我们仍然是通过研究我们的总体电路图 来解决这个问题的 我们知道 只有在字形为 0 时 A2 A1 A0 1 其他时 候其值均为 0 当计时时间到时 定时到信号输出为 0 若将定时到时间信号与 A1 A2 A0 一起接入与门 然后再接入到 A3 端的话 那么在定时到时 A3 A2 A1 A0 均为 0 经 7448 译码输出即为 0 3 主持人按下抢答按键时选手号码牌显示为 7 而不是我们要求的 0 的问题 在电路焊接过程中 我们在主持人的按键选择上选择了点触式开关 因为未对 这种开关做细致的分析 我们发现每次主持人按下抢答按键选手号码显示牌上 总是为 7 经过我们的认真分析 我们找到了原因 是我们的开关选择出了问 题 点触式开关在按下后马上又弹起 此即问题的所在 于是我们很快将其更 换为单刀双置开关 问题得到了解决 4 显示电路显示不稳定的问题 在完成电路的焊接 进入调试阶段时 我们 的抢答器显示电路出现了不稳定的问题 主要表现在当我们在完成一轮抢答后 对计时时间进行重新设定时 显示部分会出现乱码的现象 开始我们以为是芯 片出了问题 于是对芯片进行了逐个排查 确定芯片没有损坏后 我们开始检 查导线的焊接情况 我们利用万用表对接线处逐个进行了排查 最后发现某芯 片的一个引脚处的导线松了 我们对导线进行了重新焊接 过后系统恢复了稳 定 声光显示智力竞赛抢答器 19 结束语结束语 实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备 在国内外都是 比较有用的 而它的发展也是比较快的 从一开始的光具有抢答锁定功能的一 个电路 到现在的具有倒计时 定时 自动 或手动 复位 报警 即声响提 示 有的以音乐的方式来体现 屏幕显示 按键发光等多种功能的技术合并 这就可以说明其多种功用及发展的快速 我所设计的抢答器主要介绍了它的功 能有那些 设计它的目的与意义是什么 画出了它的设计框图 主要介绍了抢 答器的设计部分 其中介绍了抢答部分 定时部分 声音部分 时序控制部分 并在论文中有相应的设计图 更能让人们具有一目了然的效果 在这次设计中 我觉得比较成功的是能实现声光显示 这样能比较公平的 让抢答者进行抢答 但是它也有不足的地方 那就是扬声器容易坏掉时候不能 发声 同时也发现自己在学业上的不足与欠确 对所学知识掌握的不牢固 不 能灵活运用 但在设计中马老师对我的谆谆教导使我受益匪浅 同时也感谢所 有的同学和朋友三年以来给我的帮助和关心 老师在她紧张而又繁忙的工作之 中 还要抽出一定的时间为我们申报设计课题 并且不断的为我进行指导 也 正是有马老师的耐心指导 我此次的设计才能够顺利并按时的完成 因此我要 忠心感谢马老师在毕业设计上给我的帮助与指导 使我能够顺利的完成此次毕 业设计 再次对老师和同学致以诚挚的谢意 声光显示智力竞赛抢答器 20 参考文献参考文献 1 邱寄帆 唐程山 数字电子技术 北京 北京人民邮电出版社 2005 2 黄永定 电子线路实验与课程设计 北京 北京机械工业出版社 2005 3 谢自美 电子线路设计 实验 测试 第二版 武汉 武汉华中科技大学出版社 2006 4 高建新 雷少刚 电子技术实验与实训 北京 北京机械工业出版社 2006 5 张有礼 韩爱娟 电子技术综合实训 北京 北京师范大学出版社 2005 6 唐程山 数字电子技术 北京 人民邮电出版社 2005 7 李银华 电子线路设计指导 北京 北京航空航天大学出版社 1985 8 何小艇 电子系统设计 浙江 浙江大学出版社 1994 9 姚福安 电子电路设计与实践 山东 山东科学技术出版社 1933 10 刘书明 冯小平 数据采集系统芯片 AduC812 原理与应用 西安 西安电子科技大 学出版社 2000 11 金显贺 王昌长 一种用于在红线检测局部放电的数字滤波技术 12 康华光 电子技术基础数字部分 北京 北京高等教育出版社 2000 13 李海 74 系列芯片手册 重庆 重庆大学出版社 1999 14 胡锦 数字电路与逻辑设计 高等教育出版社 2002 15 彭介华 电子技术课程设计指导 湖南大学 高等教育出版社 2001 声光显示智力竞赛抢答器 21 附录 整机电路图 0 10 1 11 2 12 3 13 4 1 5 2 6 3 7 4 EI 5 EO 15 A0 9 A1 7 A2 6 GS 14 U1 74LS148 1R 1 1Q 4 1S1 2 1S2 3 2R