四路抢答器电路设计

1 10 仿仿 真真 课课 程程 设设 计计 题目 四路抢答器设计 系系 别别 专专 业业 姓姓 名 名 学学 号 号 指指导导教教师师 2 10 一 一 设计设计目的目的 1 学学习习数字数字电电路中的路中的优优先先编码编码器 器 锁锁存器存器 译码译码器 数据器 数据显显示示 管的管的综综合合应应用 用 2 熟悉 熟悉抢抢答器的工作原理答器的工作原理 3 了解数字系 了解数字系统设计统设计 调试调试及故障排除方法 及故障排除方法 二 二 设计设计要求要求 1 四四组组参参赛赛者者进进行行抢抢答 当答 当抢抢答答组组按下按下抢抢答按答按钮时钮时 抢抢答器能准答器能准 确的判断出确的判断出抢抢答者 答者 2 抢抢答器答器应应具有互具有互锁锁功能 及某功能 及某组抢组抢答后能自答后能自动动封封锁锁其他各其他各组进组进 行行抢抢答 答 3 抢抢答器答器应应具有限具有限时时功能 及限制功能 及限制抢抢答答时间时间 答 答题时间题时间等 要求等 要求显显 示示时间时间数据 数据 4 系 系统统具有一个具有一个总总的复位开关 的复位开关 3 10 三 三 电电路的路的总总体体结结构构 1 电路的总体原理框图 定时电路定时电路译码器电译码器电 路路 显示电路显示电路秒脉冲产秒脉冲产 生电路生电路 优先编码优先编码 器电路器电路 控制电路控制电路 抢答按钮抢答按钮锁存器锁存器 主持人控主持人控 制开关制开关 译码器译码器 2 单元电路设计 1 抢抢答答电电路路设计设计 设计电设计电路如路如图图所示 所示 电电路路选选用用优优先先译码译码器器 4511 来完成 来完成 该电该电路路 主要完成两个功能 一是分辨出主要完成两个功能 一是分辨出选选手按手按键键的先后 并的先后 并锁锁存存优优先先抢抢答者答者 的的编编号 同号 同时译码显时译码显示示电电路路显显示示编编号 号 显显示示电电路采用七段数字数路采用七段数字数码显码显 示管 二是禁止其他示管 二是禁止其他选选手按手按键键 其按 其按键键操作无效 操作无效 2 定 定时时器器设计设计 节节目主持人根据目主持人根据抢抢答器的答器的难难易程度 易程度 设计设计一次一次抢抢答的答的时间时间 通 通过过 预预置置时间电时间电路路对计对计数器数器进进行行预预置 置 你由你由时钟产时钟产生生电电路提供 按路提供 按键弹键弹起后 起后 计计数器开始减法数器开始减法计计数工作 数工作 并将并将时间显时间显示在共阴极七段数示在共阴极七段数码显码显示管示管 DPY 7 SEG 上 当有人上 当有人抢抢 答答时时 停止 停止计计数并数并显显示此示此时时的倒的倒计时时间计时时间 如果没有人 如果没有人抢抢答 且倒答 且倒计计 显示电显示电 路路 4 10 时时间时时间到到时时 输输出低出低电电平到平到时时序控制序控制电电路 控制路 控制报报警警电电路路报报警 同警 同时时 以后以后选选手手抢抢答无效 当答无效 当设设定的定的抢抢答答时间时间到 无人到 无人抢抢答答时时 扬扬声器声器发发声 声 定定时时和定和定时电时电路停止工作 路停止工作 四人四人抢抢答器答器电电路原理及路原理及设计设计 1 设计设计方案方案 抢抢答器具有答器具有锁锁存 定存 定时时 显显示和示和报报警功能 即当警功能 即当抢抢答开始后 答开始后 选选手手 抢抢答按答按动动按按钮钮 锁锁存器存器锁锁存相存相应应的的选选手手编码编码 同 同时时用用 LED 数数码码管把管把 选选手的手的编码显编码显示出来 并且开始示出来 并且开始抢抢答答时间时间的倒的倒计时计时 同 同时时用用 LED 数数 码码管把管把选选手的所剩手的所剩抢抢答答时间显时间显示出来 而在示出来 而在选选手按手按键抢键抢答以及答以及抢抢答答时时 间间倒倒计时计时到到时时的的时时候都有候都有报报警以提醒主持人和警以提醒主持人和选选手 手 抢抢答答时间设时间设定定 9 秒 秒 报报警响声持警响声持续续 1 秒 接通秒 接通电电源后 主持人将开关源后 主持人将开关拨拨到到 清除清除 状状态态 抢抢答器答器处处于禁止状于禁止状态态 编编号号显显示器示器灭灭灯 定灯 定时时器器显显示示设设定定时间时间 主持 主持 人将开关置人将开关置 开始开始 状状态态 宣布 宣布 开始开始 抢抢答器工作 定答器工作 定时时器倒器倒计时计时 扬扬 声器声器给给出声响提示 出声响提示 选选手在定手在定时时间时时间内内抢抢答答时时 抢抢答器完成 答器完成 优优先判先判 断 断 编编号号锁锁存 存 编编号号显显示 示 扬扬声器提示 当一声器提示 当一轮抢轮抢答之后 定答之后 定时时器停止 器停止 禁止二次禁止二次抢抢答 定答 定时时器器显显示剩余示剩余时间时间 如果再次 如果再次抢抢答必答必须须由主持人再由主持人再 次操作次操作 清除清除 和和 开始开始 状状态态开关 开关 5 10 四 电路图四 电路图 1 整体电路图 S1 S2 S3 S4 D1 D2 D3 D4 D5 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10kR6 10k R7 2k A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 U1 4511 R8 100k R9 360 R10 360 R11 360 R12 360 R13 360 R14 360 R15 360 S D6 1N4007 D7 D8D9D10 D11 Q1 C1 100uF 5V LS1 SPEAKER 2 仿真结果仿真结果 6 10 S1 S2 S3 S4 D1 D2 D3 D4 D5 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10kR6 10k R7 2k A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 U1 4511 R8 100k R9 360 R10 360 R11 360 R12 360 R13 360 R14 360 R15 360 S D6 1N4007 D7 D8D9D10 D11 Q1 C1 100uF 5V LS1 SPEAKER 2 仿真仿真结结果果 S1 S3 S4 D1 D2 D3 D4 D5 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10kR6 10k R7 2k A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE STB 5 QA 13 QB 12 QC 11 QD 10 QE 9 QF 15 QG 14 U1 4511 R8 100k R9 360 R10 360 R11 360 R12 360 R13 360 R14 360 R15 360 S D6 1N4007 D7 D8D9D10 D11 Q1 C1 100uF LS1 SPEAKER 五 工作原理五 工作原理 7 10 当开始仿真当开始仿真时时 通 通过过 4511 编译输编译输出出 QA QF 为为高高电电平平给给七段共七段共 阴数阴数码码管使其置零 管使其置零 选选手开始通手开始通过对应过对应的四路按的四路按钮钮 S1 S2 S3 S4 开开 始始抢抢答 当有按答 当有按钮钮被按下 其被按下 其对应对应的的 1N4148 为为高高电电平 平 4511 将其将其编编 译译并把相并把相应应的的选选手通手通过过七段共阴数七段共阴数码码管以数字的形式管以数字的形式显现显现 与其同 与其同 时时 LS1 为为高高电电平并平并发发出短出短暂暂的声音 此的声音 此时时 其他 其他选选手手则则无法再无法再抢抢答 答 当按下当按下 S 键键使其复位新的一使其复位新的一轮抢轮抢答开始 答开始 例 按下仿真按例 按下仿真按钮钮 QA QF 为为高高电电平七段共阴数平七段共阴数码码管置零 管置零 S2 抢抢 答成功 答成功 D2 为为高高电电平 平 D8 为为高高电电平平 LS1 为为高高电电平平发发出短出短暂暂的声音 的声音 与其同与其同时时 4511 的的 B 为为高高电电平 平 BCD 码为码为 0010 通通过编译输过编译输出出 QA QB QD QE QG 至七段共阴数至七段共阴数码码管并管并显显示出示出 2 表示 表示 2 号号选选 手手抢抢答成功 而其他答成功 而其他选选手不能再作手不能再作抢抢答 按下答 按下 S 按按钮钮使其复位 器官使其复位 器官 数数码码管管显显示示为为零 此零 此时时可以可以进进行下一行下一轮轮的的抢抢答答 8 10 附 元件清单 序号序号元件名元件名含含义义数量数量参数参数 12N5551三极管三极管1 21N4007 整流二极整流二极 管管 2 31N4148二极管二极管8 44511驱动驱动芯片芯片15V 5RES电电阻阻15 10K 100 K 6 7SEG DIGITAL 数数码码管管1 七段共阴七段共阴 数数码码管管 7CAP ELEC电电容容电电解解1100uF 8SPEAKER扬扬声器声器11V 9BUTTON按按钮钮51 2 1 2 9 10 六 六 总结总结 对对于于抢抢答器的答器的设计设计及及焊焊接 接 实际实际操作相操作相对对来来说还说还是比是比较较麻麻烦烦的 的 实验实验中很多人都是做了一天多才做好 由此在中很多人都是做了一天多才做好 由此在实验实验中暴露了很多的中暴露了很多的问问 题值题值得深思 得深思 1 在做在做实验实验仿真的仿真的时时候候对软对软件件 Multisim 的不熟悉的不熟悉让让很多人无法独很多人无法独 立的完整的画出仿真立的完整的画出仿真图图 2 在在焊焊接接电电路板的路板的时时候很多人候很多人过过于着急 于着急 对对于很多于很多电电路没有弄懂路没有弄懂 或是或是还还未看清楚就未看清楚就焊焊接上了 而后接上了 而后发现发现的的电电路板出了路板出了问题问题 想修改确 想修改确 实实很不容易 很不容易 3 而而对对于于焊焊接中出接中出现现的一些的一些问题问题我就我就结结合自身的情况合自身的情况简简要的要的说说明明 下 下 在在实际焊实际焊接中 我相接中 我相对对来来说较为认说较为认真 但仍然出真 但仍然出现现了漏了漏焊焊的的现现象 象 这这个也是大家普遍存在的个也是大家普遍存在的问题问题 还还有就是有就是对焊对焊接工接工艺艺操作的不熟操作的不熟练练 使得我所花使得我所花费费的的时间较时间较多 多 另外 在脉冲另外 在脉冲电电路中在路中在电脑电脑上仿真 一开始我采用的是上仿真 一开始我采用的是单稳态单稳态脉脉 冲冲电电路 仿真路 仿真时时蜂蜂鸣鸣器会响 而采用了多器会响 而采用了多谐谐震震荡电荡电路蜂路蜂鸣鸣器却不会响 器却不会响 在在实际焊实际焊接中我接中我还还是采用了多是采用了多谐谐震震荡电荡电路 路 结结果只有了果只有了显显示 灯光 示 灯光 未有声音 其中原因我是百思不的其解 后来在未有声音 其中原因我是百思不的其解 后来在电脑电脑上再次上再次试验问题试验问题 得到了解决 得到了解决 总结这总结这次的次的实