智力竞赛抢答器逻辑电路设计.doc

课题二 智力竞赛抢答器逻辑电路设计一、综述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1. 通用实验底板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。五、电路设计框图及功能描述根据设计任务和要求，四人智力竞赛抢答器的组成框架图如图所示（如图1）计时音响装置振荡电路抢答器抢答控制电路清零装置显示音响电路图 11.、计分部分每组都是由拨码开关KS-1X12与74LS48、显示器连接而成，每组拨码开关分为三位，每位可进行单独加减，按动加号为加，按动减号为减。进而使显示器显示出数值。2、判分电路由CD4043三态RS触发器完成，当S1按下时，Q1为1，D1发光管亮，同时驱动音响鸣叫，这时或非门后出现低电平，封锁了其他三组的输入。输入端加入电容，采用阻容方法防止开关抖动。3、定时电路进行答题时，需要计时答题时间。按动单次脉冲启动开关，开启计数器，使计数器置入定时数值，使JK触发器Q翻转为1，接收CL002秒脉冲，定时器开始进行倒计时，定时指示灯亮。当定时器的显示为“00”时，错位输出端BO全输出1，此时定时结束，指示灯熄灭，音响鸣叫。4、音响电路当进行抢答时，A支路作用，使音响发出鸣叫，此时为间断音。当倒计时结束后，B支路作用，使音响发出鸣叫，此时为单音输出。f1和f2波形如图六、电路原理图逻辑参考电路如图所示 图2如图2 为拨码开关装置 图3如图3为参赛者抢答，主持人清零装置。 图4如图4为抢答者答题计时装置 图 5如图5 为抢答时音响装置七、设计心得电子设计课程是一个以设计为主的课程，通过对各种芯片的了解及各种门电路的作用，进而设计出自己想要的电路，实现需要实现的功能。设计过程中要把理论与实际结合起来研究，达到设计要求。智力抢答器逻辑电路的设计这个题目需要用到很多数字电子技术的知识。通过对智力抢答器逻辑电路的设计，我了解到了很多芯片的功能，例如74LS190、74LS48、CD4043、74LS112，并且对以前学过的门电路知识有了更深的认识，对于数字电子技术基础这门课程也有了更深的掌握。设计实验的过程是一个从无到有的过程，从开始完全没有思路，到了解大体的设计，从不理解与按键功能到熟知元件用法，最终设计出完整的实验设计图。在这个过程中，需要我们查找相关书籍或上网查找相关资料获得实验器材的功能及用途，并且讨论分析电路连接及各部分电路功能。很好的锻炼了我们的动手能力，并且获得更多的知识。设计实验是辛苦的，但在辛苦的同时我们获得了更多更多的知识，一分耕耘一分收获，我们付出了努力，也收到了回报。参考文献1余发山.单片机原理及应用技术M.徐州：中国矿业大学出版社，2003.21-209.2赫建国，郑燕，薛延侠.单片机在设计电路中的应用M.北京：清华大学出版社.2006.35-52.3李华.MCS-