六路智能抢答器设计

1、 2009级模拟电子技术课程设计 模拟电子技术课程设计报告书课题名称 智能抢答器的设计 智能抢答器的设计 摘要抢答器作为一种工具，已经广泛应用于机关学校、电视台等单位，是开展智力竞赛活动必不可少的设备，通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地判断出优先抢答者，本设计采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，以六路智能抢答器为基本概念，从实际应用出发，利用电子设计自动化技术，用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisimll完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、编码译码功能，应用效果良好。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输

2、出；用主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。关键词：抢答器 优先编码电路、锁存器1、 设计目的通过六路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、锁存器、触发器、计数器，译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。2、 设计要求1、该抢答器最多可供6名选手参赛，编号为16号，各队分别用一个按钮（分别为S1S6）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。2、抢答器具有数据锁存功能，并将锁存数据用LED

3、数码管显示出来，同时蜂鸣器发出间歇式声响（持续时间为1秒），主持人清零后，声音提示停止。3、抢答先后的分辨率为5ms。4、关S作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答，输入抢答信号由抢答按钮开关S1S6实现。5、有抢答信号输入（开关S1S6中的任意一个开关被按下）时，并显示出相对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。3、 设计方案及原理框图如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置;开始状态，宣布开始

4、抢答器工作。扬声器给出声响提示。选手开始抢答，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，禁止二次抢答。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。四、单元电路设计及主要元器件参数计算电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器来完成。该电路主要完成两个功能：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示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。1、当主持人开关置“清除”端，由74LS148功能表如图： 输入输出1xxxxxxxx11111011111111111010xxxxxxx0000100xx

5、xxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110选择一次为编号16选手的按钮，为选通输入端，只有在=0的条件下，编码器才能正常工作。设计双向开关，在“清除”端74LS148不工作，即无论选手们怎么按键都不起作用，在“开始”端，=0使74LS148工作，这时=0，但为了禁止其他选手按键起作用，通过逻辑电路，使为输入，输出为高电平，反馈给“”端，这样就使74LS148芯片停止工作，但锁存器存储的数据还可以继续工作。当主持人置“开始”端，控制电路同上继续工作。

6、如图为输入控制电路：2、对于锁存器，采用D触发器和RS触发器，这样就保证了在74LS148停止工作时其输出还是有效状态，再进行下一步译码过程。D触发器的功能表如下：D0000101011113、BCD-七段显示码（7448芯片）：由其功能表，这里只有6路，所以在7448的输入端只有三端（3位），令=0. 为灯测试输入，只要令=0，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，在工作是应置为高电平。灭零输入信号的目的是为了把不希望显示的零熄灭，在工作中也置高电平. 为灭灯控制信号，在第1步骤中，当“清除”状态时， 这个管脚为高电平，通过RS触发器输出为低电平，即为低电平，无论

7、的状态是什么，定可将被驱动数码管的各段同时熄灭，当处于“开始”状态，通过译码功能，将各编码输出，从而与相对应的几号选手对应。显示电路的电路图如下： 7448其功能部分表如下（=0）数字输出字形000001000120010300114010050101601104、整体电路设计：由各芯片及功能表分析可知，对每位选手的选号有以下关系：选手对应 管脚字形6号0011105号0101014号0111003号1000112号1010101号110001得卡诺图： = = = 五、电路图仿真图如下： 图中电阻都是10千欧调试及故障分析把上面所设计的单元电路连接起来可得到整机电路。在调试的过程中可能会遇到

8、由于逻辑门传输延时的存在而带来的竞争冒险问题，显示器上不显示数字等问题，在在测试的过程中一定要注意，高低电平的测试电压数值要针对不同而选取不同的数值。进行整体电路调试，观察抢答器工作情况。7、 设计总结：这次课程设计充分的把我所学的知识用到实践中，并且使我初步掌握了电路设计的基本方法。我们要先设计总体框架，然后把框架进行分解、分析。我们只有把每个小模块都设计好了才能设计成大电路。在搭接电路时更应该如此，我们搭完每个小模块时就要开始对它进行调试，调试成功以后再把模块一个一个连接起来并且每接入一个模块就要进行调试。所以调试是一个很艰难的阶段，我们必须做到细心、耐心、恒心；否则电路很难会成功。八、参考文献：1单片微型计算机原理与接口技术.科学出版社 高峰 20072数