数电四人抢答器地课程设计

1、智力竞赛抢答器课程设计报告学院 _西安电子科技大学长安学院_专业 _ 软件工程 _年级班别 _2009 级 09421 班 学 号 09421074学生姓名 _杨晓雄 2011 年 12 月 20 日智力竞赛抢答器课程设计 一.课程设计的题目：四人智力 竞赛抢答器。 二.设计任务和要求 ：1.设计任务设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计 时间，由“ 9”倒计到“ 0 ”时，无人抢答，蜂鸣器连续响 1 秒。选手抢答时， 数码显示选手组号，同时蜂鸣器响 1 秒，倒计时停止。2.设计要求(1) 4 名选手编号为： 1，2，3，4 。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手

2、 的编号对应，也分别为 1 ，2，3 ，4 。(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯) 和抢答的开始。(3) 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按 钮，该选手编号立即锁存， 并在抢答显示器上显示该编号， 同时扬声器给出音响 提示，封锁输入编码电路， 禁止其他选手抢答。 抢答选手的编号一直保持到主持 人将系统清零为止。(4) 抢答器具有定时 (9 秒)抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器 开始倒计时，定时显示器显示倒计时间， 若无人抢答，倒计时结束时， 扬声器响， 音响持续 1 秒。参赛选手在设定时间 (9 秒)内抢答有效，抢答成功

3、， 扬声器响， 音响持续 1 秒，同时定时器停止倒计时， 抢答显示器上显示选手的编号， 定时显 示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5) 如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警(音响持续 1 秒)，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器 显示 0 。(6) 可用石英晶体振荡器或者 555 定时器产生频率为 1Hz 的脉冲信号，作 为定时计数器的 CP 信号。.原理电路和程序设计：1数字抢答器总体方框图如图 11、 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开 关拨到 清除状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示

4、设定时 间；主持人将开关置开始 状态，宣布 开始 抢答器工作。定时器倒计时，选手 在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示,当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。如果再次抢答必须由主持 人再次操作 清除 和开始状态开关。图11、1 数字抢答器框图2单元电路设计(1) 抢答器电路参考电路如图 11 、所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的 先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他 选手按键操作无效。工作过程：开关 S 置于清除端时， RS触发器的 端均为 ，个触发器输出置，使 74LS148 的 ，使之处于工作状态。当开关

5、 S置于开始时，抢答器处于等待工作状态， 当有选手将键按下时 (如按下 S4)， 74LS148 的输出 经 RS锁存后， 1Q=1,74LS48 处于工作状态， QQ Q=100, 经译码显示为 4 。此外，1，使 74LS148 ，处于禁止状态， 封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时， 74LS148 的 此时由于仍为 ，使 ST，所以 74LS148 仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输 入信号，保证了抢答者的优先性。 如有再次抢答需由主持人将开关重新置 清 除 然后再进行下一轮抢答。 74LS148 为线线优先编码器 .图 11 、 数字抢答器电路(2)定时电路VCCVCC5VVC

6、C451C110nFDISTHRTRICON LM555C1112U3GND1018J5Key = SpaceAQABQBCQCDQDLOADBOCLRCOUPDOWN74192NAOABOBCOCDODOELTOFRBIOGBI/RBOU674LS48DU1840图 11 、3 可预置时间的定时电路由节目主持人设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置， 计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。 可预置时间的电路选用十进制同步加减计 数器 74LS192 进行设计，具体电路如图 11 、3 所示。(3)报警电路AQABQBCQCDQDLOADBOCLRCOUPDOWNU1 74192N1

7、511091454U14321132U12BVCC5V1D1Q2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7Q8D8QOCENG74LS373N33U11A74LS08D210C310uF5R19 9 100k| ?11VCCRINTRTCTQQCTA1A2QBGND147U10U27SN7BUZZER200 Hz 21N(4)零点锁存电路U9U1415ABQAQB10CQC9DQD1114LOADCLRBOCO5UP4DOWN3267 11U19D74F04N111112234501234567DDDDDDDDA0A1A2 GS74192N74LS148D( 5)时序控制电路时序控制电路是抢

8、答器设计的关键，它要完成以下三项功能： 主持人将控制开关拨到 开始 位置时，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作 状态。当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作，倒计时归零。当设定的抢答时间到，无人抢答时 ,抢答电路和定时电路停止工作。秒脉冲波形四. 元件选择1. 集成电路：74LS1481片74LS3731片74LS482片74LS1921片NE5551片74LS002片74LS1212片74LS211片74LS321片74LS081片2. 电阻|：100K 2只40 2 只15k l 只 68k l 只4. 其 它： 共阴极显示器 2 只 , ，PBNO 开关 4 只，五, 整体电

9、路及软件仿真的效果图以及仿真调试结果分析VCCU21U10RSTOUT1R010U27RRITNCTTDIS19k|Q1 BUZZERTHR200 HzSN74121N10uF3974LS08D74LS08DU12A9U15Key = SpaceJ5J3Key = 420A2BC110nF4D6D7DTRILM555CMCON10uF471Key = 1U11A74LS21D74LS21DR28k| ?C3VC54CAAC5RINTRTCTQCA1TA2QGNDSN741Key = 2U12BBUZZER200 Hz74LS08D2274LS48D74192NU20F74F04NUPDOWNO

10、AOBOCODOEOFOGBI/RBOU16A74LS32D31U13A74LS32D74LS32D291111256928 11101213D0D1D2D3D4D5D6D7U974F04N74UF084CN74LS48D74F04NLTRBI BI/RBO74LS148D1R51k|?7415k| 3?637 76U21RSTOUTDISTHRTRILM555CMCON200 HzGND10uF39C110nF74LS08DQDU12B74LS08D509200 Hz31U13A74LS32DKeyJ51U11A74LS32D4LS32DLS21D3Key = 4LOADCLR28 1111

11、2323455C30uFC510uFRINTRTCTCTQAA12QGNDU19D74F04NBOCOUPDOWNU20F74F04N2974LS48D74F04N354555 的秒脉冲图六. 工作原理1. 置数：通过单刀双掷开关将 74ls192 的 load 输入端先置为高电平，使 74ls192 实现置数功能， 将其置为 1001 ，再通过开关，将 load 输入端先置为低 电平，使其开始倒计时。2. 当主持人按下开始按钮时 ,蜂鸣器响，选手开始抢答 ,并且倒计时开始倒计 , 当有任何一个选手按下按钮时 LS148 被锁存 ,蜂鸣器响， 其他选手按下无效 ,同时 倒计时制止 ,数码管显示

12、剩余时间和选手对应的号码 ,倒计时数码管显示为 0，蜂 鸣器响，禁止选手抢答。主持人再置为开始状态 ,其他选手才可以继续抢答 ,倒计 时从新倒计 ,进入下一个抢答状态 .3. 当无选手按按钮是 , 倒计时继续直到倒计时为零 ,此时零点到的信号将 LS148 锁存 ,选手再按下按钮无效 ,同样只有当主持人清零后再置为开始状态 ,其 他选手才可以继续抢答。4. 锁存的实现 :LS373 的有信号输入时，通过 74LS21 将信号反馈回 74LS373 的使能端 EI,此时 LS373 被高电平锁住，停止工作，禁止其它选手抢答，同时将 低电平信号反馈回 74ls192 的倒计时输入端，使其停止工作，

13、保持剩余抢答时 间。当倒计时为 0 时，通过 74LS32 将信号反馈回 74LS148 的使能端 EI，此时 LS148 被锁在低电平， 停止工作， 禁止有选手超时抢答， 同时将低电平信号反馈 回 74ls192 的倒计时输入端，使其停止工作，停止倒计时。主持人通过单刀双 掷开关对 LS373 和LS148 的使能端的控制来清除锁存信号 ,并使得抢答器重新工 作。七总结1、通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。 在整个设计过程中， 我总共想过两个方案， 另一个方案弄了两天， 原理图和仿真 图都实现结果， 但实物结果总是实现不了题目的要求。 所以我又花了一天的时间 做出这个方案

14、， 这个相对另一个方案比较简单， 包括电路原理和连接， 和芯片上 的选择。2、在设计过程，经常会遇到这样的情况，就是心里想老着这样的接法可以 行得通，但实际接上电路，总是实现不了。所以这几天不管是吃饭还是睡觉，脑 子里总是想着如何解决这些问题， 如何想出更好的连接方法。 不过说也奇怪， 整 天想着这些问题， 脑子和身体却一点都不会觉得累。 或许是那种渴望得到知识的 欲念把疲劳赶到九宵云外去了吧！3、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时， 有时问题老是弄不懂， 做完课程设计， 那些问题就迎刃而解了。 而且还可以记住 很多东西。比如一些芯片的功时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没 有动手实践过吧！ 认识来源于实践， 实践是认识的动力和最终目的， 实践是检验 真理的唯一标准。故一个小小的课程设计，对我们的作用是如此之大。4. 经过这几周的努力，在老师和同学的帮助下，我基本上完成了设计任务。 通过这次课程设