多路智能竞赛抢答器

1、课题设计报告课题名称：多路智能竞赛抢答器 设计人：张俊红学号：11387127学院：湖北文理学院理工学院所在系：电子科学与信息工程专业：通信工程指导老师：田丽娜 时间：2013年11月一、 课题设计的主要内容(1) 摘要；(2) 抢答器的功能要求；(3) 抢答器的总体组成框图；(4) 抢答器电路的设计；(5) 相关芯片的介绍；(6) 抢答器仿真实验；(7) 课程设计心得体会。二、抢答器的材料清单（1）74LS48 1片（2）74LS279 1片（3）74LS148 1片（4）轻触开关 9个（5）10K的电阻 9个（6）510的电阻 1个（7）DIP16的IC底座 3个（8）红色发光二极管 1个

2、（9）共阴极数码管 1个三、 课题设计的基本要求（1）查阅文献，选择和设计合适的电路图；（2）安装电路根据所选电路图，在实验板上焊接、安装，完成设计电路；（3）调试；（4）故障排查。根据调试过程中出现的问题，逐一查找原因，排除故障，是电路达到设计要求；（5）写设计报告。四、课程设计的进度安排第一周：课堂教学 ；第二周：查阅资料、设计方案、画设计电路图，并采购元器件；第三周：安装电路、调试、故障排除；第四周：写实验报告。五、课程设计资料和主要参考文献【1】杨颂华 数字电子技术基础（第二版） 西安电子科技大学出版社；【2】刘延飞 数字电子技术实验与仿真 西北工业大学出版社；【3】胡翔骏 电路分析（

3、第二版） 高等教育出版社。多路智能竞赛抢答器开题报告一、摘要智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。恰巧智能抢答器正是解决此矛盾的不二选择，并且在算机支持的信息技术时代，电子技术日益数字化，数字电路以其的基本单元简单化，应用单元标准化、模块化、通用化的今天，作为一名大学生

4、，完全有能力去自行设计一个N路智能抢答器，而今天我设计的是八路智能抢答器，运用数字电路所学的知识，把抢答器分为主持人开关，优先编码电路、锁存器、译码电路和显示电路五个小单元进行设计。通过主持人的开关控制抢答的开始，然后又优先编码码器将最先抢答的选手选择出来，再由锁存器封锁抢答后的结果，以防止其他选手对其的影响，最后由显示电路显示出最先抢答者的编号。二、抢答器的功能要求基本功能 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是, . 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零

5、(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁插入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。三、抢答器的总体组成框图定时抢答器的总体框图如图所示，它由抢答按钮、优先编码器、锁存器、译码器和显示电路五部分组成。图2 抢答器总体框图 图2所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时格控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态。

6、抢答者进行抢答，优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号，当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。四、抢答器电路的设计(1)抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手按的按钮操作无效。选用优先编码器74LSl48和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图所示。图4-1 抢答电路(2)工作原理介绍该电路的工作过程：当S8置于"清除端"时，RS触发器的 R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148

7、的优先编码工作标志端（图中5号端）0，使之处于工作状态。当开关S8置于"开始端"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5)74LS148的输出经RS锁存后，LT=1,RBI=1, BI/RBO(74LS48中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q 3Q 2Q=101,经译码显示为“5”。此外，BI/RBO1，使74LS148 优先编码工作标志端（图中5号端）1，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BI/RBO1，使优先编码工作标志端（图中5号端）1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保

8、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S8开关重新置“清除端”然后再进行下一轮抢答。五、相关芯片的介绍（1）四RS触发器74LS27974LS249的逻辑符号如图5-1-1所示，每片74LS279中包含四个独立的用与非门组成的基本RS触发器。其中第一个和第三个触发器各有两个输入端（S），在任一输入端上加入低电平均能将触发器置1；每个触发器只有一个R端。图5-1-2为第一个触发器的逻辑电路。图5-1-1 74LS279引脚图图5-1-2 功能表（2）二进制的BCD码译码管74LS48为了能以十进制数码直观的显示数字系统的运行数据，目前广泛使用了七段字符显示器，或

9、称七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。它的功能简图和管脚引线图5-2-1所示。灯测试输入：当=0时，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，以检查该数码管各段能否正常发光。但平时应置于高电平。设置灭灯输入的目的是为了把不希望显示的零灭灯。灭灯输入/灭灯输出具有双功能输入/输出，当作为输入端时，称为灭灯输入端。只要加入灭灯控制信号=0，无论输入端是什么信号，定可将被驱动数码管的各段同时熄灭。当作为输出端使用时称为灭灯输出端。图5-2-1 74LS48引脚图表5-2-2 74LS48功能表（3）优先编码器74LS148编码器在同一时刻内只允许对一个信号进行编码，否则输出的代码会发生混乱

10、。优先编码器即在同一时间内，当有多个输入信号进行请求编码时，只对优先级别高的信号进行编码的逻辑电路，称为优先编码器。常用的集成优先编码器有74LS148(8线-3线)其原理和功能真值表如图5-3-1所示。优先编码器74LS148发生器电路引脚图如图6-3-1所示：图5-3-1 74LS148引脚图优先编码器74LS148发生器真值表如表5-3-2所示：由表不难看出在=0电路正常工作状态下，允许输入当中同时有几个输入端为低电平，即有编码输入信号。的优先权最高，的优先权最低。当=0时，无论其他输入端有无输入信号，输出给出的输出编码，即；当=1，=0,无论输入端输入什么信号只对编码，输出(4)数码管

11、 7段LED数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示09等10个数字和小数点，使用非常广泛。如下图5-4-1(a)和（b）为数码管实物图和原理图。(a) (b)图5-4-1 数码管实物图和原理图这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的ADP各段相对应，通过控制各个LED的

12、亮灭来显示数字。如下图5-4-2（a）和（b）分别为共阴极和共阳极数码管的逻辑图。(a) (b)六、抢答器仿真实验按动控制开关使其处于清零状态，此时显示器应没有任何显示，再将开关拨到开始工作的状态，若有人抢答，假设为2号选手抢答有效（即抢答开关由高电平拨到低电平），此时电路中的显示器应显示“2”（设计的抢答显示编号是从0到7的）。仿真结果确实也是这样的，是正确的。如下6-1图为Proteus仿真图图6-1 抢答电路仿真图七、课程设计心得体会经过几周的奋战，终于把多路智能抢答器的设计和仿真做了出来，心里高兴之余不禁感慨理论与实践还是有很大的差别的，当然因为这次设计让我收获了很多很多。回想这几周的

13、过程，还真是觉得要做好一件事不容易。通过此次的设计我会学了很多，不仅仅是动手能力，还得到了心灵上的历练。首先学会了设计一个组合逻辑电路的基本方法，虽然在课本学习中也提到了设计电路的方法，但是远没有这次在经过亲自设计之后学到的多和深刻。第一，通过分析电路的要求及其功能，确定大体的设计方向，在与以前学到的相关知识及这期间学到的元器件进行匹对，找出最佳组合；第二，把将要用到的芯片功能表一个个找出来，弄清楚这些芯片在不同工作状态下的输出及工作状态有什么不同，然后根据结果来设计出电路，与此同时还列写真值表，画出卡诺图来从理论上来分析他们之间的逻辑关系，据此画出电路，并在仿真软件上进行仿真验证。因为如此，我还学到了Multisim、Proteus和Protel99se的使用方法，虽然中间遇到了一些问题，但是最终都一一解决了，相信以后