智力竞赛抢答器逻辑设计报告

课课 程程 设设 计计 题目题目 智力竞赛抢答器逻辑电路设计 姓 名 学 号 201003130120 院 系 电子电气工程学院 班 级 P10 电信一班 指导教师 冯泽虎 职 称 讲师 二 O 一一年 六 月 二十 日 10 第一章设计内容简介 一 简介 智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法 通过抢答和必答两种方式能引起参 赛者和观众的极大兴趣 并且能在极短的时间内 使人们增加一些科学知识和生活知识 实际进行智力竞赛时 一般分为若干组 各组对主持人提出的问题 分必答和抢答 两种 必答有时间限制 到时要告警 回答问题正确与否 由主持人判别加分还是减分 成绩评定结果要用电子装置显示 抢答时 要判定哪组优先 并予以指示和鸣叫 因此 要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统 至少应包括以下 几个部分 1 计分 显示部分 2 判别选组控制部分 3 定时电路和音响部分 二 设计任务和要求二 设计任务和要求 用 TTL 或 CMOS 集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路 具体要求如下 1 抢答组数为 4 组 输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现 2 判别选组电路 能迅速 准确地判处抢答者 同时能排除其它组的干扰信号 闭 锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用 并能对抢中者有光 声显示和呜叫指示 3 计数 显示电路 每组有三位十进制计分显示电路 能进行加 减计分 4 定时及音响 必答时 启动定时灯亮 以示开始 当时间到要发出单音调 嘟 声 并熄灭指示 灯 抢答时 当抢答开始后 指示灯应闪亮 当有某组抢答时 指示灯灭 最先抢答一 组的灯亮 并发出音响 也可以驱动组别数字显示 用数码管显示 回答问题的时间应可 调整 分别为 10s 20s 50s 60s 或稍长些 4 主持人应有复位按钮 抢答和必答定时应有手动控制 三 可选用器材三 可选用器材 1 通用实验底板 1 2 直流稳压电源 3 集成电路 74LS190 74LS48 CD4043 74LS112 及门电路 4 显示器 LCD5011 11 CL002 发光二极管 5 拨码开关 8421 码 6 阻容元件 电位器 7 喇叭 开关等 四 设计方案提示四 设计方案提示 1 复位和抢答开关输入防抖电路 可采用加吸收电容或 RS 触发器电路来完成 2 判别选组实现的方法可以用触发器和组合电路完成 也可用一些特殊器件组成 例 如用 MC14599 或 CD4099 八路可寻址输出锁存器来实现 3 计数显示电路可用 8421 码拨码开关译码电路显示 8421 码拨码开关能进行加或减 计数 也可用加 减计数器 如 74LS193 来组成 译码 显示用共阴或共阳组件 也可用 CL002 译码显示器 4 定时电路 当有开关启动定时器时 使定时计数器按减计数或加计数方式进行工作 并使一指示灯亮 当定时时间到 输出一脉冲 驱动音响电路工作 并使指示灯灭 2 第二章 电路设计 参考电路参考电路 根据智力竞赛抢答器的设计任务和要求 其逻辑参考电路如下图所示 74LS48 3 3 a gVc 组组 111 8421码码拨拨 码码开开关关 KS 1 12 74LS48 3 3 a gVc 组组 222 74LS48 3 3 a gVc 组组 333 74LS48 3 3 a gVc 组组 444 8421码码拨拨 码码开开关关 LC5011 11 12 8421 8421 8421 百百位位十十位位个个位位 CD 4043 S1 S2 S3 S4 Q1 Q2 Q3 Q4 秒秒 脉脉 冲冲 74LS112 定定时时指指示示灯灯 5V 1K Q 1J1K C1 1 1 Rd 1 Q3Q2Q1Q0 74LS190 CP D3D2D1D0 D C B A Q3Q2Q1Q0 74LS190 CP D3D2D1D0 D C B A CT CT RC LD B单单音音 3 0 8421码码拨拨码码开开关关KS 1 LD Bo Bo 5V 10K 10K 抢抢答答 必必答答 启启动动 1 1 A多多音音 0 01 F 10K Rw 74LS04 1 f1 A f2 74LS32 R2 8050 Vcc R1 74LS08 1 680 D4 D3D2 D1 3 G1 S4 S3 S2 S1 0 001 F 4 100K 8 Vcc 5V R 3 7 1115 VDD 5V74LS25516 10K Rw 0 01 F 1 B 图 2 1 四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图 3 六 参考电路简要说明六 参考电路简要说明 图 2 1 为四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图 若要增加组数 则需要把计分显 示部分增加即可 1 计分部分 每组均由 8421 码拨码开关 KS 1 完成分数的增和减 每 组为三位 个 十 百位 每位可以单独进行加减 例如 100 分加 10 分变为 110 分 只 需按动拨码开关十位 号一次 若加 20 分 只要按动 号两次 若减分 方法 相同 即按动 号就能完成减数计分 顺便提一下 计分电路也可以用电子开关或集成加 减法计数器来组合完成 2 判组电路 这部分电路由 RS 触发器完成 CD4043 为三态 RS 锁存触 发器 当 S1 按下时 Q1 为 1 这时或非门 74LS25 为低电平 封锁了其它组的输入 Q1 为 1 使发光管 D1 发亮 同时也驱动音响电路呜叫 实现声 光的指示 输入端采用了阻 容方法 以防止开关抖动 3 定时电路 当进行抢答或必答时 主持人按动单次脉冲起动开关 使 定时数据置入计数器 同时使 JK 触发器翻转 Q 1 定时器进行减计数定时 定时开始 定时指示灯亮 当定时时间到 即减法计数器为 00 时 Bo 为 1 定时结束 这时去 控制音响电路呜叫 并灭掉指示灯 JK 触发器的 Q 1 Q 0 定时显示用 CL002 定时的时标脉冲为 秒 脉冲 4 音响电路 音响电路中 f1 和 f2 为两种不同的音响频率 当某组抢答 时 应为多音 其时序应为间断音频输出 当定时到 应为单音 其时序应为单音频输出 时序如下图所示 下图为 音频时序波形图 f1 f2 4 第二章总结 通过这次对抢答器的设计制作 让我了解了电路设计的基本步骤 也让我 了解了关于抢答器的原理与设计理念 要设计一个电路先进行软件模拟仿真再 进行实际的电路制作 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 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 通过这次学习 让我对各种电路都有了大概的了 解 所以说 坐而言不如立而行 对于这些电路还是应该自己动手实际操作才 会有深