八路抢答器的设计制作.doc

湖州师范学院求真学院课程设计总结报告课程名称 电子技术课程设计 设计题目 八路抢答器的设计制作 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 报告成绩 求真学院信息与工程系二九年十一月二十日1电子技术课程设计任务书一、课题名称八路抢答器的设计制作二、设计任务1、抢答器同时能过提供8个代表队比赛，分别用8个按钮SW1SW7表示，及主持人开关SW9具有清零功能；2、 电路基本含有锁存功能编码显示、信号灯提示功能；3、 设计八路抢答器的电路原理图，并且分析电路的工作原理； 4、 用Proteus的ISIS来设计一个8路抢答器电路进行仿真功能；5、 电路的制作与功能实现的检测与调试，以及简单电路故障的判定与排除；三、技术指标a) 模拟抢答并用数码管信号灯显示相应编号；b) 主持人开关控制抢答器的开关与清零功能。四、设计报告根据要求撰写设计报告7八路抢答器设计制作课程设计总结报告目 录一、任务分析.二、设计方案.三、电路设计.四、焊接及调试.五、展望 . 六、感想 . 参考文献. 元器件清单.成绩单.八路抢答器设计制作一、任务分析抢答器运用于各种规模的竞赛、文娱活动中的抢答环节，能过准确、公正、明了地判断出抢答者的编号。其中主要通过语音提示，信号灯提示，数码管的数字提示来显示抢答结果。抢答器的种类繁多，根据不同的场合出现了不同规格的抢答器，根据不同的设计方法与不用的材料制作出来的抢答器的功能也不尽相同。设计制作的方法主要是基于单片机编程来实现抢答功能，以及利用数字电路来的基本门电路来设计简易的抢答器。本次课程设计也是基于数字电路的基本门电路来设计的八路抢答器。该八路抢答器基本上要实现一下几点功能：1、 抢答器同时供8名选手或8个代表队参加比赛；2、 电路拥有开关控制功能和数据清零功能，该开关只能由主持人控制；3、 抢答器具有锁存功能即选手按动按钮，锁存相应的编号，之后其他选手按键被禁止；4、 在锁存的基础上用LED等和数码管显示抢答者编号的显示功能；根据以上功能的要求，电路的设计中应该包含编码器、译码器、锁存器，信号灯LED以及数码管等环节，设计出抢答器的总体框架如下： 图1 抢答器总框架图 图1基本上实现主持人对开关的控制与清零作用，选手抢答与锁存并且通过显示元件显示抢答结果。二、设计方案芯片功能 74LS148：只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。 74LS279：74LS279为四个-/S 锁存器; 74LS48：七段译码器; 74LS138：译码器；抢答器的主要两个功能：一是判断出抢答选手的先后，并锁存优先抢答者的编号，经译码器译码并通过显示器显示；二是使其他选手在锁存自后的按键无效。故可以选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279两个芯片可以完成以上功能。其主要工作原理：当主持人控制开关处于“清除”位置时，锁存器74LS279中的四个RS触发器端为低电平，输出端1Q-4Q全部为低电平，于是74LS48的=0，显示器灭灯； 74148的选通输入端=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。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7. 0输入信号，当有选手将键按下时(如按下S5)，74LSl48的输出=010，=0，经RS锁存器后，CTR=l，=1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出5，经74LS138译码后相应5号发光二极管等两。此外，CTR=1，使74LSl48的端为高电平，74LSl48处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LSl48的为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LSl48仍处于禁止工作状态，其它按键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。此后等待主持人操作控制开关SW9，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。总结以上设计方案可以列出基本的元器件：芯片74LS148、74LS138、74LS279、74LS48、弹簧开关，数码管，放光二极管LED灯、电阻、导线等基本材料。根据设计方案来设计抢答器的电路图，可以通过Protel软件绘制电路图和布线，用Proteus的软件仿真功能来实现设计电路的可行性。三、电路设计在抢答器被选通时，基本的工作流程：抢答按钮工作优先译码器锁存器译码器显示器。根据以上的工作流程和所需用的基本的元件设计电路图并利用Proteus画出的电路原理图：八路抢答器电路图画好电路原理图后利用Proteus软件画出电路图后还可以进行模拟仿真功能。图中分别用SW1-SW7来表示8位抢答者,当抢答电路导通后，闭合8个开关中的任一开关，数码管会立即显示抢答者相应的编号，同时相应的LED灯也会亮。再反复的进行几次模拟抢答，确定无误后可以根据电路图进行下一步的设计。四、焊接及调试焊接是在设计的电路原理图的基础上进行排板布线，然后进行焊接。焊接所用到主要仪器有：1、 电烙铁；2、 焊锡丝；3、 电烙铁架和松香；4、 吸锡器；5、 可变电压源（5V）；在焊接一些带极性的元件（发光二极管LED）的时候要先用数字万用表进行确认正负极。经过测量发光二极管的两个引脚中较长的引脚为正极，较短的引脚为负极。另外两种阻值的电阻的测量方法也是用数字万用表的欧姆档进行测量，不一一举例LED等正负极判断图标如下： 焊接好PCB板后，利用可变电压源调到5V电压给电路供电，进行初步的调试，正常情况下，主持人开关清零后打到开始的位置，输入按键信息后，如输入为2号，则第二盏LED灯亮，数码管显示数字2。如果电路不能正常工作：如LED灯不亮：要用数字万用表来测试极性，是否极性错误。如数码管不显示数字或乱码：管脚图是否连接正确。排除以上可能之后在根据电路图检查连线问题。五、展望此次设计的八路抢答器基本实现对抢答者的编号显示和信号灯LED的提示功能，但是针对现实生活中各种类型的抢答比赛中，此次抢答器的设计的功能还是太少，如果在原来的基础上加上语音提示功能，当抢答者按键后，扬声器能过发出短暂的鸣响提示主持人有人抢答，这对抢答器的功能是一种完善，在听觉上也能更清楚地辨别抢答者的编号。另外在比赛现场可能会出现无人抢答的情况，针对这种情况该抢答器的设计也是没有考虑到得，应该设计一个单独的定时电路，该电路的功能是在开始抢答前就设置好此次抢答的时间限制，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。如下图设定的抢答时间到了之后加上一个由555定时器和三极管构成的报警电路，其中555构成多谐振荡器，振荡频率其输出信号经三极管推动扬声器发出警示音，提醒主持人此次抢答时间已到。加上以上的三个环节，抢答器的功能基本上都具备，这样的电路设计更加的具有创新性和实用性。六、感想通过此次为期一周的课程设计，利用书本上学过的数字电路部分的知识，运用到实际的电路设计当中去。能过充分调动自己一些在课堂上所没有的积极性。在这一周里，完全靠自己的能力和所学有限的知识去解决八路抢答器这一课题。经过一周的实践，所学到的一些东西：、利用网络这个信息汇集的领域，通过检索、阅读，提高自己阅读文献的本领；、在焊接过程中对芯片工作原理的认识得到提升，把原本书本上抽象转化为具体中去；、在查阅芯片功能的同时可以了解另外具有相似功能的芯片，增加对芯片认识的范围；、对设计电路的趣味性有很大的提高，激发自己的动手的积极性； 事实上，只有通过自己亲力亲为的去解决，才能体会到成功是的那份收获时的喜悦，从这次课程设计中，我深切的体会自己动手创造出来