四人智力竞赛抢答器

1、电子工艺实训报告实训课题 智力竞赛抢答器的制作与调试指导教师*一. 实训目的(1学习识别简单的电子元件与电子线路；(2学习并掌握抢答器的工作原理；(3按照图纸焊接元件，组装一台抢答器，并掌握其调试方法。二. 实训器材(1电烙铁：因为焊接的元件多，所以使用的是外热式电烙铁。(2螺丝刀、镊子等必备工具。(3焊锡丝，因为锡它的熔点低，焊接时，焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢 固，焊点光亮美观。(4三节5号电池。三. 实训概要一)电路元件选择为使硬件电路设计尽可能合理，应注意以下几方面：(1尽可能采用功能强的芯片，以简化电路，功能强的芯片可以代替若干 普通芯片，随着生产工艺的提高，新型芯片的的价格不断下

2、降，并不一定比若 干普通芯片价格的总和高。(2留有设计余地。在设计硬件电路时，要考虑到将来修改扩展的方便。 因为很少有一锤定音的电路设计，如果现在不留余地，将来可能要为一点小小 的修改或扩展而被迫进行全面返工。（3 程序空间，选用片内程序空间足够大的单片机，本设计采用 AT89C51 单片机。（4 I/O 端口，在样机研制出来后进行现场试用时，往往会发现一些被忽视 的问题，而这些问题不是靠单纯的软件措施来解决的。如有些新的信号需要采 集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果 在硬件电路设计就预留出一些 I/O 端口，虽然当时空着没用，那么用的时候就 派上用场了。二）

3、发抢答器装配零件，检查和熟悉各种零件老师让我们多次熟悉抢答器的电路图和熟悉电路元件，并调试元器件的好 坏。这一天的工作是相对轻松的，仅仅是熟悉电路图和学习使用常用电子仪器 仪表，和识别检测常用的电子元件。这一天最重要的就是常用电子元件的识别 和检测。我们常见的电子元件就是电阻、电容。电阻上的色带是就是电阻的色 环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。现在见 到的电阻的色环有四道和五道的，四道环的有效数字是前两道环所代表，而五 道环是由前三道所代表。接着识别电容器，电容用于交流耦合、滤波、隔断直 流、交流旁路和组成振荡电路等，电容的标注分为直接标注和色标法。通过学 习，我明

4、白了直接标注的电容是用数字直接表示电容量，不标单位。标注14位整数时，其单位是pF,标注为小数时，其单位是 折。也有用三位数字表示容 量大小，默认单位是pF，前两位是有效数字，第三位是有效倍率 iom，当第 三位是9时，则对有效数字乘以 0.1 。而色标法则同电阻器的标注。检测电容的 方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象， 两只表笔触及被测电容的两条引线时，电容将被充电，表针偏转后返回，再将 两表笔调换一次测量，表针将再次偏转并返回。用相同的量程测不同的电容器 时，表针偏转幅度越大说明容量越大。测试过程中，万用表指针偏转表示充放 电正常，指针能回到，说明电容没短路

5、，可视为电容完好。现在说明在模拟 电路中常见的二极管，通常二极管有整流、检波、稳压、发光、发电、变容、 和开关二极管等。检测二极管我们利用的是二极管的正向导电性，正向导通反 向截止，可以判断管子的好坏。（三熟悉抢答器的装配图41主桔电歸图1抢答器的组成框图我们在实验里认真熟悉抢答器的电路板的装配图电跻图2原理框图（四焊接各种零件这一天，我们就真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前虽然接触过 电烙铁，但毕竟没有实际操作过，总是怀有几分敬畏之心。而电子电路主要是 基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直 接关系到以后制作抢答器的成败。因此对电烙铁这一关我们是不敢掉以轻

6、心 的。影响焊接质量主要取决于焊接工具、焊锡丝和焊接技术。对焊接工具和焊 锡丝这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术， 所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。焊接时虽然胆战心惊，但还是总 结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿 开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。将他们插好后就依次拆卸下来，先焊接电阻，再焊二极管，然后是四个芯片， 焊接时注意二极管的极性，管脚要放入相应位置。四. 实训原理四路抢答器实现功能四路抢答器具有清零和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。优先判断、编号锁存，通过LED显示。当一轮抢答

7、之后，最先抢答选手的 LED点亮，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主 持人再次操作复位状态按键S5o根据电路原理图，四路按键S1，S2, S3, S4对应的显示灯是 D1，D2,D3, D4 74HC175勺时钟由555振荡电路产生。初始状态：当有时钟信号输入到 CLK引脚时，D触发器的输入等于输出， 四路输入引脚为低电平，输出引脚 Q端输出低电平，三极管 Q1, Q2 Q3 Q4截 止。发光二极管D1, D2, D3, D4处于熄灭状态。抢答状态：当主持人宣布抢答有效，选手按键抢答，假设 1号选手最先按 下S1键，D触发器的输入D1等于输出Q1高电平），三极管Q1导通，发光二 极管D1点亮。

8、此时，/Q1引脚输出电平到74LS20V4路与非门），时钟信号被 锁存，74LS20输出端一直为高电平。D触发器停止工作，其它选手按键无效。复位状态：再次抢答，主持人按下键 S5是D触发器复位，回到初始状态。五. 电路调试检测调试步骤：一）、检查与调试上电前的检测，用万用表测量电源输入的 +5V脚和GND却，确保它们之间 没有短路才可进行下面的检测。四路按键 S1，S2，S3，S4 对应的显示灯是 D1，D2，D3，D4。当按下S1键时，D1亮，再按S2,S3,S4键无效，直到按下复位键 S5。当按下S2键时，D2亮，再按S1,S3,S4键无效，直到按下复位键 S5。当按下S3键时，D3亮，再

9、按S2,S1,S4键无效，直到按下复位键 S5。当按下 S4 键时， D4 亮，再按 S2,S3,S1 键无效，直到按下复位键 S5。 可靠性：整个实验电路分为四个部分，在实验的过程中，每一部分都 经过了仔细的检测，各部分功能完好；通过焊接搭接将各部分按电路图连接成 完整的抢答器电路，经过检测，连接无误，最终实现抢答器的功能，保证了抢 答器电路的可靠性。(2 易测性：抢答器电路由四部分构成，在实验的过程中，依次完成每部 分，如果出现什么问题，可以随时检测该部分的功能或连线是否出现故障。(3 实验改进：该电路只是用发光二极管显示结果，没有声音，没有显示， 应该还要接入一个蜂鸣器和LED显示器。六

10、心得体会通过本次设计，我深刻体会到学术研究的严谨性、规范性，掌握了基本的 研究方法，逐渐形成了较强的自主学习能力。本设计是在刘怀强老师精心指导下完成的。刘老师渊博的专业知识，严谨 的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待 人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响很大，并将积极影响我今后的学习和工作本设计的顺利完成，离不开各位老师、同学、朋友的支持、帮助。大家多 次进行设计难题的讨论与分析，这样为本设计的进一步完善提供了帮助。在 此，向老师、同学表示感谢。最后还要感谢学院、系为我们提供了一个良好的 学习氛围和人文环境，这对我们以后的学习、工作、生活具有重要影

11、响。这次课程设计我选择的题目是 四路抢答器的设计与制作”，要求用数字逻 辑电路或者单片机应用系统进行设计，总体上来看，利用数字电子电路来设计 电路能够对各单元电路的功能和设计都可以有更加充分的了解，帮助数电知识 的巩固，开始的时候我选用数字电路来设计，虽然绘制电路原理图比较容易， 但因为电路元件用的相对多，即使原理明白，不过在实际制作实物时跳线用得 很多，而且电路的成功也很难确定，因此最后我都是选用单片机应用系统设 计，因为之前进行数字电路设计时对电路的原理有了明确的了解，且这个学期 也进行了单片机的基础学习，从而可以结合实际应用，掌握单片机的应用和软 件、硬件的综合设计。通过这次课程设计，使

12、我对单片机及其附属电路有了一 定的了解，对课本上的知识有了进一步的掌握，也深刻明白了自己的不足。附电路图四人智力竞赛抢答器一、设计题目四人智力竞赛抢答器二、设计目的1. 掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2. 熟悉数字集成电路的设计和使用方法。三、设计任务与要求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（14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 手的编号对应，也分别为1， 2，

13、 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，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

14、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。四、原理电路和程序设计：1）方案比较；电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路 和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后 编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布 开始抢答时，倒计时电路启动由 9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路 系统结构如图13：

15、脉冲电路MJ、2）整体电路;CC锁存器选手rtln7 jS：o I o-扬声器倒计时器译码器U3士编码转换电路扬声器数码显示5V- Vl译码器数码显示-5VL唆: .U12A. : :. .U13S7T3）单元电路设计；1）以锁存器为中心的编码显示电路抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成 8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表3：表3锁存编码真值表工作原理：四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“ 1”时，脉冲能够进 入触发器，有一人

16、抢答时，与门中有一个变为“ 0”，使脉冲不能进入触发 器，从而防止其他人抢答。并停止计时。将与非后的信号用于控制声音模块报警。2）脉冲产生电路：102： X01： 工作原理：该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。并以 74LS160做 10分频,产生10Hz和1Hz的脉冲信号。3）倒计时显示电路：该电路可采用十进制同步减计数器74LS190,主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“ 9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显 示，到零时停止。 74LS11D 七6 74LS190D工作原理：由74LS190十进制计数器计数，其输出端驱动 BCD数码器。 160的进位输出反相信号进位信号和抢答信号控制1HzCP信号的输入，即计