8路抢答器课程设计

电子技术课程设计报告电子技术课程设计报告 学 院 专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 完成时间 成 绩 评阅意见 评阅教师 日期 8 路数字抢答器设计报告 一 设计要求 1 设计一个智力抢答器 可同时供八位选手参加比赛抢答 编号为 1 至 8 各用一个抢答按钮 按钮编号与选手编号对应 2 主持人拥有一个控制开关和一个复位开关 用来控制系统的清零和抢答 开始 抢答开始后 抢答器进行 30 秒倒计时 三十秒倒计时完成后选手 开始抢答 若有选手抢答 编号锁存 显示选手编号 蜂鸣器提示 并 禁止其他选手答题 直到主持人清零 二 设计的作用 目的 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 其中抢 答器也由以前的简单 功能单一的电路变为复杂 功能多的电子产品 本设计 是一个八路数字抢答器 该逻辑电路抢答器可以作为比赛抢答器 能够满足小 型竞赛的要求 既节省成本 又锻炼自己的实践动手能力 三 设计的具体实现 1 系统概述 工作过程 其中主体电路完成基本的抢答功能 即主持人按下控制开关后 当选手按动抢答键时 数码管显示选手编号 同时封锁输入电路 其他选手抢 答无效 扩展电路完成定时功能以及报警功能 工作过程是 接通电源后 主 持人打开控制开关 并按下将控制 清除 按键 此时抢答器处于禁止状态 选手不能进行抢答 如果此时有选手抢答 红色指示灯亮并且蜂鸣器进行提示 错误抢答 定时器设定时间 30s 到达 白色指示灯熄灭 此时抢答器处于抢 答状态 当选手按动抢答键时 绿色指示灯亮并且蜂鸣器进行正确抢答提示 电路要完成的功能 1 优先编码电路判断抢答者的编号 并由锁存器进 行锁存 然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号 2 扬声器发 出声响 3 控制电路对其余输入编码进行封锁 禁止其他选手进行抢答 4 定时时间到选手方可抢答 主持人操作控制开关进行系统清零 使系统回 复到禁止工作状态 以便进行下一轮抢答 当不到定时时间 有选手抢答时 系统将报警 并封锁输入电路 禁止选手提前后抢答 2 单元电路设计 或仿真 与分析 1 抢答电路的设计 抢答电路的功能有两个 一是能分辨出选手按键的的先后 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键操作无效 选用优 先编码 74LS148 和 8D 锁存器 74LS373 可以完成上述功能 其电路组成如图所示 SW12 SW SPST SW13 SW SPST SW14 SW SPST SW15 SW SPST SW16 SW SPST SW17 SW SPST SW18 SW SPST SW19 SW SPST R18 5 1k R19 5 1k R20 5 1k R21 5 1k R22 5 1k R23 5 1k R24 5 1k R25 5 1k D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U9 74LS373 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 U10 74LS148 D 12 Q 9 CLK 11 Q 8 S 10 R 13 U4 B 74LS74 R26 5 1k SW20 SW SPST SW21 SW SPST 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 U11 74LS47 抢答电路 其工作原理是 当主持人按下 清零 按键时 74ls373 的 LE 端为高电平 对锁存器进行清零 输出端 Q1 Q7 全部为低电平 于是 74LS48 的 LT 0 显示器灭灯 当主持人将开关拨到 开始 位置时 优先编码电路和锁存电路 同时处于工作状态 既抢答器处于等待工作状态 等待输入端 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 输入信号 当有选手将键按下时 如按下 SW5 74LS373 的 LE 脚为低电平 对输入信号进行锁存 74ls148 的输出 A0A1A2 010 GS 0 经 74LS48 译码后 显示器显示出 5 此外 CTR 1 使 74LS373 的 LE 端为低电平 74LS373 处于禁止工作状态 封锁了抢答按键的输 入 当按下的键松开后 74LS373 的 LE 端仍处于低电平 所以 74LS373 仍处于 禁止工作状态 其它按键的输入信号仍不会被接受 这就证明了抢答者的优先 性以及抢答电路的准确性 当优先抢答者回答完问题后 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 2 定时电路的设计定时电路的设计 采用 NE555 双稳态电路产生方波 通过 NE555 产生高低电平控制报警电路 电路如下 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U5 NE555 R11 120k SW10 SW SPST R12 120k C1 220uF SW11 SW SPST C3 10uF 定时电路 产生方波周期的确定 通过计算式 t 1 1RC 通过计算 确定电容 C 220uF 电阻 R R11 R12 产生脉冲宽度为 60S 的方波 正负电平各为 30S 以此 来实现对抢答器的计时 从而参与控制报警电路 此电路产生的方波精度可达 0 1 3 报警电路的设计报警电路的设计 该电路主要由 74ls08 74ls02 NE555 和蜂鸣器组成 电路图如下 1 2 3 U6 A 74LS08 2 3 1 U7 A 74LS02 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U8 NE555 R13 300 D1 LED GREEN LS1 SPEAKER R14 300 D2 LED RED R15 5 1k R16 5 1k C2 0 033uF LS2 SPEAKER Q1 BU806 R10 10k R17 5 1k 报警电路 电路工作原理是 当定时器输出信号为高电平 经过三极管反向 输出信号变 为低电平 此时如果有抢答按键按下 74ls02 的 2 3 脚输入都是低电平 故输出脚 一脚为高电平使红色 LED 灯亮 使右侧蜂鸣器报警 以此提示有选手进行了错误 抢答 当主持人按下开关按键 30S 后 定时器输出信号为为低电平 经过三极管 反向 信号变为高电平 此时 74ls08 的 1 脚输入低电平 2 脚输入高电平 故 3 脚 输出高电平 绿色 LED 灯亮 左侧蜂鸣器报警 提示已有选手进行抢答 3 电路的安装与调试 1 显示电路不稳定问题 在完成电路的焊接进入调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定 主要表现在单选手按下抢答键后数码管显示的不是选手当前号码 因此着手对 电路进食检查 首先检查数码管看是否是关节焊接错误 后又检查电路各个芯 片管脚接错均未发现问题 最后发现当触动某按键连线时显示正常由此判断可 能是因为出现了虚焊 遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍 此时电路显示正常 2 控制开关无法控制电路 在调试是发现当按下主持人开关时电路断电 当松开后数码管显示始终为 7 经过一个多小时对电路用万用表逐个检查 发现是开关触焊接错误 通过改 正焊接后电路能正常工作 四 心得体会 存在问题和进一步的改进意见等 这次课程设计的电路是比较复杂的 虽然以前在模电中接触过一些电子电 路 但在初期还是感到无从下手 整个电路多的设计过程中 花费时间最多的 是各个单元电路的电路的连接及电路的细节设计上 在方案的选择中 我们仔 细分析其原理以及可行的原因 最后还是在仿真多次电路的改进 终于是整个 电路可稳定工作 设计过程中 我深刻的体会到在设计过程中 需要反复实践 其过程可能相当繁琐 有事花很多时间设计出来的电路还是要重做 那时心中 不免有点灰心 此时需要静下心 查找原因 设计思路是重要的 因此我们应 该在设计过程前做好充分的准备 像查找详细的资料 为我们设计的成功打下 了坚实的基础 实践阶段可以说是这次设计中最重要的部分 因为以前只是理论不是真正 的实体 所以说它是最重要的 五 附录 1 元器件明细表 元件标号描述数量 CapC1 C2 电容 2 7SEGU9 数码管 1 74ls373U1 锁存器 1 LEDD1 D2 发光二极管 2 74ls148U2 编码器 1 9013Q1 三极管 1 ResR1 R2 R3 R4 R6 R7 R8 R9 R1 0 R11 R12 R13 R14 R15 R16 电阻 16 74ls48U3 译码器 1 74ls74U4 触发器 1 NE555U1 定时器 1 74ls02U7 或非门 1 SWSW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW 7 SW8 按键 8 SPEAKERLS1 LS2 蜂鸣器 2 74ls08U6 与门 1 2 电路图 SW1 SW SPST SW2 SW SPST SW3 SW SPST SW4 SW SPST SW5 SW SPST SW6 SW SPST SW7 SW SPST SW8 SW SPST R1 5 1k R2 5 1k R3 5 1k R4 5 1k R5 5 1k R6 5 1k R7 5 1k R8 5 1k D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U1 74LS373 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 U2 74LS148 D 2 Q 5 CLK 3 Q 6 S 4 R 1 U4 A 74LS74 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U5 NE555 1 2 3 U6 A 74LS08 2 3 1 U7 A 74LS02 R 4 DC 7 Q 3 GND 1 VCC 8 TR 2 TH 6 CV 5 U8 NE555 R9 5 1k SW9 SW SPST R11 120k SW10 SW SPST R12 120k C1 220uF SW11 SW SPST R13 300 D1 LED GREEN LS1 SPEAKER R14 300 D2 LED RED R15