四路抢答器课程设计报告

1、信息科学技术学院自动化 *班四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告*四路抢答器设计实验报告一、设计任务：1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节， 初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电子电路实 验的基本技能。二、技术指标抢答器是一种具有优先输出的电子电路。 它的基本功能是， 在四组参赛的情况下， 首先抢答者发 出抢答

2、信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。 在优先抢答者解除抢答信号后， 电路 才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。1、设计一个可供4人进行的抢答器。2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。3、抢答器开始时数码管无显示，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动 开始”开关后，定时器开始减计。5、设定的抢答时间内，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选 手的号码和抢答时间。

3、并保持到主持人按复位键。6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬声器报警发出声音，定时器上显示 0o三、元件清单:器件型号数量器件型号数量二极管10BQ0152r七段译码器74LS48I电阻52进制计数器74LS1611电阻20k1四D触发器74LS1751电阻1M1同步双时钟加/减计数器74LS192r 1电阻48k2555I反向器74LS041四输入或门40721二输入与门74LS082电容10n1三输入与门74LS112电容r 1四输入与门74LS211电容1uF1开关5共阳七段数码管7SEG-COM-CATHODE2四、电路框图如下:持人用开关Ko清零，宣

4、布"开始"并按下K0状态开关抢答器工作。定时器计时。 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、扬声 器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。 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。具体操作如下： 在主持人宣布开始并按下_Ko, Ki、K2、& K4四个组参与抢答、当有抢答者首先按 下抢答开关时，显示相应的序号并伴有声响，同时，抢答器不再接收其它组的抢 答干扰。显示抢答者组号。在限定时间9秒后无人抢答时，该题作废，用声响提示，并显示顺计时的时间。五.总电路图如下（附录）：

5、六、单元电路的设计1、抢答部分电路该电路完成的功能：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不'编号；工作过程：当主持人表示开始作答时，按下复位键即清零。 当有选手抢答时，通过显示电路显示组号，及报警电路发出声响。其中，74LS175起到锁存作用，74LS48起到译码作用。2.七段数码管显示电路此电路是通过 74LS48译码，将所抢答组号显示在七段数码管上。通过以下原理实现：字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED的死

6、区电压较高，工作电压大约3V,驱动电流为几十毫安。图 5-2是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。图3-3(a)是共阴式LED数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7个阳极a,b,c,d,e,f,g 由相应的BCD七段译码器来驱动，如图 3-3 (b)所示。q f a bloll IIUIV；(a)引线图(b)七段字形组合情况图3-3共阴式LED数码管的原理图和驱动电路>1%毁译码器±u ±uXu nuGNDg: 1 It图3-3(c片段LED数码管(2) 74LS48是输出高电平有效的中规

7、模集成 BCD七段显示译码驱动器，它的 真值表见表下图所小十进 制 数或 功能输入I br/ybr输出LTI BRA3A2A1A0abcdefg01100001111111011X00011011000021X00101110110131X00111111100141X01001011001151X01011101101161X01101001111171X01111111000081X10001111111191X100111110011灭灯XXXXXX00000000灭零10000000000000试灯0XXXXX1111111174LS48的输入端是A3A2A1Ao四位二进制信号(842

8、1BC恻)，a、b、c、d、e、f、g是七段译码器的输出驱动信号，高电平有效。可直接驱动共阴极七段数码管，lt，Ibr，Ib/Ybr是使能端,起辅助控制作用。(3)使能端的作用如下：a LT是试灯输入端，当LT =0, Ib/Ybr=1时，不管其它输入是什么状态，ag 七段全亮；b灭灯输入Ib,当Ib=0,不论其它输入状态如何，ag均为0,显示管熄灭； c动态灭零输入I BR ,当LT =1, I BR=0时,如果A3 A2 A AO =0000时，ag均为各段熄灭；d动态灭零输出YBR,它与灭灯输入iB共用一个引出端。当lB=0或lBR=0且LT=1, A3A2A1AO=0000时，输出才为

9、00片间YBR与iBR配合，可用于熄灭多位数字前后所不需要显示的零。设计中有三处要用到显示器的，倒计显示按照顺序接线就可以了，让 1、3路相 与后接入7448A0端，2、3路相与后接入A1端，而4直接接入A2端。让A3端 悬空。这样就可以实现逻辑功能的转换。3、废题计时电路本电路通过555做多谐振荡器，74LS192计数器计数和 BCD七段译码器74LS48 （其输出是驱动七段字形的七个信号），实现计时废题功能，当主持人宣布开始答题时，计数器顺时计数，若无人抢答，计数器计到零时，通过报警电路发出声响。该题作废。（1）通过定时器555接成多谐振荡器，工作原理：其基本工作原理如下：多谐振荡器有两个

10、暂态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电容 CUcc通过Ri、R2给上电压Uc略低于3UCc时，Uo输出高电平，V1截止，电源电容C充电。随着充电的进行电压Uo就一直保持高电平不变,1,U ccUc逐渐增高，但只要3 这就是第一个暂稳态。U c - U cc3当电容C上的电压Uc略微超过3Ucc时（即U6和U2均大于等于3CC发器置0,使输出电压 和，此时电容 C通过Uo从原来的高电平翻转到低电平，即 Uo =0,时），RS触V1导通饱R2和V1放电。随着电容 C放电，Uc下降，但只要Uo就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。,1Ucc小小口口中4g丛I 、，r当Uc下降到略微低于3

11、 时，RS触发器置1,电路输出又变为Uo =1,V1截止,电容C再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉冲。振荡周期计算为：T=TlT. = 0.“耳42%）C =1 （秒）内部管脚图如下：输入输出RDVI1VI2VOTD状态0低导通1>2VCC/3>VCC/3低导通1<2VCC/3>VCC/3不变小艾1<2VCC/3<VCC/3高截止1>2VCC/3<VCC/3高截止图5-4-1 555定时器内部框图控制端峋值常放电瑞431位端a输出端2JM发嘴H T 8V ST.3VIRJ5KTL2;一D7L真值表5-4-2如下:图5-4-1

12、555定时器引脚排列(2)字符显示原理同上 电路图如下外部管脚图:A4、报警电路该电路通过555构成的单稳态触发器实现报警功能。如下图所示电路中,七、问题及解决1、由总电路可以看到，本次课程设计的接线十分之多，因为在接线时要十分细心，如果不小心就会接错。在实验设计实体连接的过程中，每一步都小心翼翼地做。一条线接错或者一条线在过程中不小心被动到，都有可能让整个电路没有反应，所以每一步都必须要小心，没有人希望重新连接一次，器件和线路实在是多，最好能够先把电路划分清晰，就是尽量明显的把个各块独立的电路组成部分分开得明显些，这样就算接错了也可以大概检查各块输出就知道哪里出问题，减少检查的范围和数量，更

13、省时省力。2、555脉冲源时应该用 LED灯作显示，测试脉冲信号输出输入情况，电阻在接入前要测试保证 其可以正常工作。最好就是把输出接在LED灯上，一直接线，。一直观察它的灯亮情况，直到它会正常闪烁为止。说明脉冲源正常工作。3.仿真测试必须与实际相符，可以保证测试出来的是正确的结果，测试正确之后便可以无后顾之忧地做电路图，让设计更加顺利。不宜在此工作花费太多时间容易影响接下来的设计。八、心得体会：通过这次的课程设计， 让我看到了自己知识掌握的的程度，发现基础薄弱，但通过对此次课程设计加深了对相关知识的理解，对相关器件的实际使用有了更深一步的认识。1.在做电路设计之前，大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量时间去做 的，了解芯片的引脚和功能，然后是电路图的设计，在电脑上模仿以及修改，仿 真，这是一个相当费时间的工作。但当正确的测试结果出来时，确实非常让人有 成就感。2、在连接实物电路时，要注意分步完成电路，而不是将所有一起接起来。结果当把线接好时，不知道哪里出错，不工作了。由于线接得比较多，人也乱了，很难检查错