数字定时抢答器设计报告

1、编号和电子化技术课程设计报告标题：数字定时应答器姓xxx xxx xxx学生编号。20102221 20102234 20103734班级：1班，2010，农业电气化与自动化讲师：xxx设计时间：2012年10月15日-10月28日信息与工程学院目录一、设计任务和要求.3二、设计原则和系统框图.4三、单元电路设计.5四.电路测试数据和结果.11V.结束语.13六.参考.15七、整机电路原理图.15一、设计任务和要求1.设计一个问答器，可以被8个参赛者或8个团队同时使用。它们的数字是0.1.2.3.4.5.6.7，每个都使用一个测验按钮。按钮的数量对应于参赛者的数量2.设置一个由主机控制的系统清

2、除和应答控制开关。3.应答器具有锁存和显示功能。第一个答案开始后，如果玩家按下按钮，相应的数字将被锁定并显示在发光二极管数码管上，扬声器将发出报警声。此外，有必要阻断输入电路，禁止其他玩家先回答。优先参赛选手的号码将被保留，直到主持人清除系统。4.应答器具有定期应答的功能，一次应答的时间由主机设定(例如30秒)。当主机启动“开始”键时，计时器将倒计时，扬声器将发出短暂的声音，持续约0.5秒。5.参赛者在设定的时间内先回答，先回答有效，计时器停止工作，玩家的号码和第一次回答时间显示在显示屏上，并一直保持到主持人清除系统。6.如果预定时间已经到来，但没有人先回答，则第一个答案无效，系统报警并禁止第

3、一个答案，00显示在预定显示屏上。二、设计原则和系统框图分析整体框图的功能，描述整体框图的工作过程。如定时应答器的总体框图所示，它由两部分组成：主电路和扩展电路。主电路完成基本的先答功能，即当玩家按下先答按钮时，可以显示玩家的号码，阻断输入电路，禁止其他玩家先答。扩展电路完成定时响应功能。其工作原理是：开机后，当主机开关处于“清除”位置时，应答器处于禁止状态，播放器号码的发光二极管数字显示不亮，应答器计时时间的发光二极管数字显示显示设定时间。当主持人将开关转到“开始”位置时，应答者进入工作状态，参赛者回答第一个问题。当一个玩家按下第一个回答按钮时，其他玩家再次按下该按钮是无效的，并且警报响起以

4、指示他们进入回答问题的状态。玩家号码的发光二极管数字显示屏显示成功回答第一个问题的玩家的号码。同时，计时时间开始倒计时，第一个答案的计时时间指示灯数字显示玩家回答问题的剩余时间。当抢答时间到了，优先编码电路停止工作，选手不能继续抢答。抢答计时时间的LED数字显示屏显示的时间为“0”。原理与设计：该部分主要由555定时器秒脉冲发生电路、十进制同步升降计数器74LS192减法计数电路、74LS48解码电路和两个7段数码管组成。具体电路如图3所示。两个模块74LS192实现减法计数，通过解码电路74LS48显示在数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192预设号码控制终端实现预设号码，程序主机

5、根据抢答的难度设置抢答的时间。计数器由预设时间电路预设，计数器的时钟脉冲由第二脉冲电路提供。按钮弹出后，计数器开始加减计数，并在普通阴极七段数字显示管DPY_7-SEG上显示时间。当有人先回答时，它会停止计数，并在此时显示倒计时时间。如果没有人先回答，倒计时时间到了，输出一个低电平给定时控制电路，控制报警电路发出报警，同时，参赛者的先回答在以后无效。三、单元电路设计给出了单元电路图，分析并记录了各单元电路的功能。1.第一应答电路的设计设计电路如图2所示。该电路由优先级编码器74LS148和锁存器74LS297完成。该电路主要完成两个功能：一是区分玩家按键的顺序，锁存优先响应者的号码，同时解码显

6、示电路显示号码(显示电路采用七段数字显示管)；第二，其他玩家禁止按键，他们的按键操作无效。图2工作过程：当开关s设置为“清零”端时，RS触发器的r和s端都为0，四个触发器的输出都设置为0，使74LS148的优先编码工作标志端(图中的5端)等于0，使其处于工作状态。当开关设置为“启动”时，应答器处于等待工作状态。当玩家按下应答器按钮(如按下S5)时，74LS148的输出由RS锁存，CTR=1，RBO(图中4个端子)=1，七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，解码为“此外，CTR=1使74LS148优先编码工作标志端子(图中端子5)=1，其处于禁止状态并阻止其它键的输入。当按

7、键被释放和按下时，此时74LS148仍然是CTR=1，所以优先编码工作标志端子(图中端子5)=1，所以74LS148仍然处于禁止状态，这保证了第二次按键时不会有信号输入，从而保证了应答者的优先级。如果有另一个答案，主机应该将S开关重置为“清除”，然后继续下一个答案。74LS148是一个8线-3线优先编码器，表1是它的功能表。2.时序电路设计程序主机根据应答者的难易程度设计应答者的时间，通过预设时间电路预设计数器，选择十进制同步升降计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由第二脉冲电路提供。具体电路如图3所示。原理与设计：该部分主要由555定时器秒脉冲发生电路、十进制同步升降计数器74LS

8、192减法计数电路、74LS48解码电路和两个7段数码管组成。具体电路如图3所示。两个模块74LS192实现减法计数，通过解码电路74LS48显示在数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。原理与设计：该部分主要由555定时器秒脉冲发生电路、十进制同步升降计数器74LS192减法计数电路、74LS48解码电路和两个7段数码管组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数，并通过解码电路74LS48及其时钟信号显示在数码管上图3由时钟生成电路提供。按钮弹出后，计数器开始加减计数，并在普通阴极七段数字显示管DPY_7-SEG上显示时间。当有人先回答时，它会停止计数，并在此时显示倒计时时间。

9、如果没有人先回答，倒计时时间到了，输出一个低电平给定时控制电路，控制报警电路报警，同时，选手先回答无效由发光二极管和10k欧姆电阻组成。当定时器时间到了，没有人回答，发光二极管亮，回答电路和计时电路停止工作。4.时序控制电路的设计时序控制电路是应答器设计的关键，它必须完成以下三个功能。1)当主机将控制开关切换到“开始”位置时，扬声器发出声音，应急应答电路和计时电路进入正常应急应答工作状态。2)当选手按下第一个应答按钮时，扬声器发出声音，第一个应答电路和计时电路停止工作。3)当设置的应答时间到了，没有应答时，扬声器发出声音，计时电路停止工作。根据上述功能要求，设计的时序控制电路如图5所示。在图中

10、，G1门的功能是控制时钟信号CP的释放和禁止，而G2门的功能是控制74LS148的输入使能端。图11和图4的工作原理是，当主机控制从“清除”位置到“开始”位置的切换时，从(图2)中的74LS279输出的1Q=0被G3反相，并且a=1，则时钟信号CP可以被施加到74LS192的CPD时钟输入端，并且定时电路可以倒计时。同时，当计时时间未到时，“计时到信号”为1，门G2的输出为0，74LS148处于正常工作状态，实现了功能的要求。当玩家在固定时间内按下第一个应答键时，1Q=1，G3反相，A=0，阻断CP信号，定时器继续工作；同时，G2门的输出=74LS148处于禁止工作状态，实现了功能的要求。计时

11、时间到了，“信号计时”为0，=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止玩家先回答。与此同时，G1门处于关闭状态，阻断了阴极保护信号，使定时电路保持在00状态不变，从而实现了(功能3)的要求。集成单稳态触发器74LS121用于控制报警电路和发声时间。四.电路测试数据和结果(1)单元电路检测(1)应答电路将主机控制开关置于“清除”位置，用万用表检查RS触发器的端子是否处于低电平，输出端子(4Q1Q)是否都处于低电平。因此，74LS48的4端/=0关闭显示器；74LS148的选通输入端，即端子5=0，处于工作状态，此时锁存电路不工作。然后将主机的控制开关转到“开始”位置，优先编码电路和锁存电路同时处

12、于工作状态，即应答器处于等待工作状态，当玩家按下紧急响应按钮(如果按下)时，给8个紧急响应端口低电平的输入信号，即74LS 148=010=0的输入信号，通过RS锁存后，74LS279的输出。另外，1Q=1，因此74LS148仍处于禁止工作状态，其他按键的输入信号将不会被接收。定时电路如果555的外围电路没有调整到符合要求，用示波器检查555的输出波形是否为1Hz方波信号。将74LS192的数据输入端设置为先回答的时间，如35秒(00110101)的8位数据。观察显示器的显示时间是否倒计时。如果有任何问题，请根据原则进行修改。时序控制电路和报警电路1当主机将控制开关切换到“开始”位置时，应急应

13、答电路和计时电路进入正常应急应答工作状态。当选手按下第一个应答按钮时，扬声器会发出声音，第一个应答电路和计时电路停止工作。3当设置的应答时间到了，没有应答时，扬声器发出声音，应答电路和计时电路停止工作。(2)整机电路调试(1)开始时，主机将控制开关接地，紧急应答电路中锁存器74LS279的状态输出全部为0，锁存器74LS48的关灯输入与锁存器74LS279的1Q相连，因此紧急应答电路不显示(清零)；同时，在定时电路部分中，递减计数器74LS192的预置数端子为0，并且预置数被预先发送到递减计数器。当主机按钮弹出时，计数器开始计数，第一个答案开始；(2)当无人按键且回答时间未到时，优先编码器输出

14、为1，计数器输出为74LS148，即=0，优先编码器和计数器工作正常；(3)当有人在指定时间按下第一个应答键时，输出为0，1Q=1，=1，优先编码器停止工作。之后，玩家的第一个答案无效，电路在发光二极管上显示按键的号码；同时，1Q=1，计数部分的计数脉冲=0，计数器停止工作，此时倒计时时间被记录并显示在发光二极管上；74LS148的端子从1跳到0，输出瞬时高电平，发光二极管点亮。(4)如果在规定时间内没有应答，它将从1跳到0，Q将输出一个瞬时高电平，发光二极管将点亮；=1，紧急应答电路停止工作，随后的紧急应答按钮无效。(3)实验数据记录74LS14874LS27974LS4874LS19274

15、LS192慢化剂开关1Q01000010CP0110001111CP有人回答00111111074LS121555宿主开关sCP1QS公共关系4311CP11100101100001CP111001111000有人回答1CP001010101111V.结论经过一个多星期的共同努力，我们终于完成了数字电路课程设计项目。虽然时间不长，但我们在这个过程中收获了很多。因为我以前没有做过这个题目，所以当我第一次看到这个题目的时候，我很茫然。我不知道什么时候开始做，也不知道如何使用焊枪。在老师的指导下，我和另外两个学生开始检查数据和讨论，并开始设计整机的电路原理图。我们认为只有设计好这个才是前期准备的关键

16、。在这个过程中，我们有冲突，争论和矛盾，但经过讨论，我们找到了最好的解决办法，并获得了友谊。在这段时间里，我们经历了阶段性成功的喜悦，测试失败后的失望，陷入困境时的困惑，以及再投资的复苏。在老师的指导下，我们终于成功地解决了所有的问题。当电源打开，计时器在跳动，一切正常时，我们终于体验到了成功的快乐，我们培养了无与伦比的默契和深厚的友谊。通过本课程设计，最大的收获是将书本与实践相结合，提高实践能力。我学到了很多，懂得了团结合作的真谛，这对我们以后的学习和工作有很大的帮助。作为电气工程专业的学生，课程设计对我们来说非常重要。在这次实验中，我们从一开始就了解了各个元件的组成和功能，记住了各个元件引脚的位置，大致了解了各个部分的结构和应用，并且简单地