四路数字竞赛抢答器

1、南 京 晓 庄 学 院综 合 电 子 设 计 报 告设计题目：四路数字竞赛抢答器的设计与实现学生姓名： 学 号：专 业：电子信息科学与技术所在院系：物理与电子工程学院指导教师： 时 间：2012年10月至2012年12月目录目录- 1 -1、设计目的- 2 -2、设计要求- 2 -3、设计方案- 2 -3.1 总体设计- 2 -3.2 系统的硬件电路设计及原理分析- 3 -4、系统单元电路模块功能分析- 4 -4.1 抢答模块及主要功能分析- 4 -4.2 倒计时显示模块主要功能分析- 5 -4.3 单稳态触发电路模块主要功能分析- 6 -4.4 时基电路模块功能分析- 6 -5、元件清单-

2、7 -设计心得- 7 -参考文献- 8 -1、设计目的本设计为四路数字竞赛抢答器，其特点是简单易制，同时可扩展为五路，六路同等原理相同的抢答器，可实现优先抢答，音响提醒和数字显示分数功能，具有制作成本低，线路简单，选材及制作容易等特点，可广泛用于各种智力抢答等娱乐活动中。2、设计要求（1）可有四个竞赛组进行抢答。（2）用七段LED数码显示器显示抢答成功的竞赛组组号。（3）抢答成功有声音提示，同时开始倒计时，倒计时结束声音提示结束。（4）当有一组抢答成功，即封锁其余各组的抢答。（5）自动清零；计时显示。 3、设计方案 3.1 总体设计本电路主要由四路抢开关、八D锁存器、LED显示声音提示、83优

3、先编码器、七段译码器、三输入与非门、振荡器、四位同步可逆计数器，组号显示、倒计时显示等组成，系统原理框图如图3-1所示。 图3-1 四路竞赛抢答器原理框图3.2 系统的硬件电路设计及原理分析本电路原理图如图3-2所示，其原理是：当任意一路抢答按钮按下时，八D锁存器74LS373（IC1）工作，与输入端相对应的输入输出为低电平，则LED1LED4中与输入对应的那路发光二级管（LED）发光指示并发出声音提示。锁存器输出的低电平经83八位优先编码器74LS148（IC2）编码输出的A0A2成为与输入信号相对应的三位二进制码，而83八位优先编码器74LS148（IC2）15脚的输出电平由低变高，输入到

4、七段译码驱动器74LS47（IC3）的二进制码在其4脚为高电平时输出的译码信号驱动七段LED数码显示器显示与抢答按钮相对应的那一路数字。另外，83八位优先编码器74LS148（IC2）的15脚输出的高电平不仅使IC4-1 10脚输出至IC1 11脚的信号翻转为低电平，从而锁存了八D锁存器74LS373（IC1）的状态；而且还使振荡器NE555（IC6）的3脚输出触发脉冲至四位二进制同步可逆计数器74LS193（IC7）进行减计数，该四位二进制码的信号经由七段译码驱动器74LS47（IC8）显示出来；当倒计时结束时，自动清零，声音提示结束。 图3-2 四路竞赛抢答器原理图4、 系统单元电路模块功

5、能分析4.1 抢答模块及主要功能分析 抢答电路如图4-1所示,它主要由锁存器74LS373、83优先编码器74LS148等组成。图4-1 抢答电路l 锁存器74LS373其主要功能有：(1) OE :输出使能，低电平有效；OE=1时，三态门关闭，输出呈高阻状态。(2) G :数据锁存控制端； G=1时，锁存器输出端同输入端； G由1到0时，数据输入锁存器中。l 83优先编码器74LS148其主要功能有： (1)EI :选通输入端，低电平有效； (2)GS : 宽展端，低电平有效； (3)EO ：选通输出端，高电平有效； (4)A0A2 :编码输出端，低电平有效； (5)D0D7 :编码输入端，

6、低电平有效。74LS148功能表如表3-1所示：表3-1 74LS148功能表EID0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0GSEO1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X011111111001001111111111014.2 倒计时显示模块主要功能分析 倒计时显示电路如图4-2所示：图4-2 倒计时电路原理图l 四位二进制同步可逆计数器74LS193其主要功能有： (1) CPU : 减计数，高电平有

7、效；(2)CPD ：加计数，高电平有效；74LS193功能表如表4-2所示：表4-2 74LS193功能表清零预置时钟预置数据输入输出RDLDCPUCPDABCDQAQBQCQD1XXXXXXX000000XXABCDABCD01上升沿1XXXX加计数011上升沿XXXX减计数4.3 单稳态触发电路模块主要功能分析 单稳态触发电路如图4-3所示：图4-3 单稳态触发电路l 三输入与非门CD4023 构成单稳态的CD4023的两个与非门是由RC耦合的，由于RC电路为微分电路形式，故构成微分型单稳态触发器。4.4 时基电路模块功能分析 时基电路如图4-4所示：图4-4 时基电路l NE555定时器

8、（1）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。 （2）它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。 （3）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 （4）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。NE555功能表如表4-4所示：表4-4 NE555功能表输入输出 阈值输入 （6脚）触发输入 （2脚）复位 （4脚）输出 （3脚）放电管T （7脚）XX00导通< 2/3 Vcc< 1/3 Vcc11截止> 2/3 Vcc>

9、; 1/3 Vcc10导通< 2/3 Vcc> 1/3 Vcc1不变不变5、 元件清单本电路主要参考元件如表5-1所示：表5-1 电路参考元件设计心得综合课程设计是对四年来所学知识的一个总结，也是对我们的一个考验。通过综合课程设计可以提高我们的动手能力，我们可以从中学到不少有用的东西。这次综合设计的课题是四位竞赛抢答电路，在设计时首先是要画出原理框图，在框图的基础上画出整体的原理图，在确定了原理图之后再在面包板上进行调试。在调试过程中也遇到了不少的问题，不过经过我们的努力还是顺利完成了。通过为期两个月的综合电子设计，使我们的基础理论知识和专业知识均得到了切实的巩固，同时提高了我们独立思考问题和分析解决问题的能力。在理论知识方面，我们把四年来所学的专业知识进行了进一步的强化和巩固。另外通过大量的查阅资料，增强了自已的能力，拓宽了知识面。在实