八路抢答器设计报告

1、湖州师范学院信息与工程学院课程设计报告课程名称 电子技术课程设计 设计题目 八路抢答器设计 专 业： 电子科学与技术班 级： 姓 名： 周伟学 号： 18指导教师： 罗 孝 信息与工程学院 2011.11.11电子技术课程设计任务书一、课题名称数字八路抢答器二、设计任务1、设计一个八路抢答器，要求具有抢答功能，电路基本要求内含蜂鸣器、显示器等；2、 画出抢答器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理；3、.抢答组数分为八组，序号分别为S0 S7，优先抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁住其他组的按键信号。4、系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。5、电源

2、：220V/50HZ的工频交流电供电。三、技术指标1、设计8组参赛的抢答器,每组设置一个抢答按钮.2、电路具有第一抢答信号鉴别与锁存功能,抢答成功后,显示组别,发出声音.3、由主持人宣布开始清零 四、设计报告根据要求撰写设计报告八路抢答器设计课程设计报告目 录一、任务分析. 2二、设计方案. 4三、电路设计. 7四、焊接及调试. 8五、感想. 9元器件清单. 10八路抢答器设计一、任务分析八路抢答器功能描述如下： 1、 涵盖抢答自锁、灯光指示、暂停复位、电子音乐报声等功能 2、 工作模式：手控 3、 面板上设有组号，显示清晰，同步显示，互不干扰。4、 积木式结构，18组任意连接。 5、 具有抢

3、答声音提示。共用的喇叭中发出优美的电子音乐声抢答器工作流程描述 选手抢答 - 发出声响、显示组号 - 抢答声讯 - 主持人复位 1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1 S82. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。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。 抢答器硬件描述 该电路由直流稳压电源、抢答器、LED数码管组成。 抢答器电路主要由各路的抢答器按键、开关二极管、晶闸管、发光二极管及一个三极管和扬声器B

4、1 组成LED数码管的每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器其中CD4511 各管脚功能如下: BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。LT：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全

5、为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。NE555 各管脚功能如下:NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。二、设计方案1、 设计目的在电视和学校中我们会经常看到一些智力抢答的节目，如果要是让

6、抢答者用举手等方法，主持人很容易误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。2、 方案方案一:采用数字电路原理方框图定时抢答器的总体框图如图所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，

7、当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态。抢答器要完成以下四项工作：优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；控制电路要保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。方案二:采用单片机当主持人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮，此时电路进入抢答状态，选手的输入采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示输

8、出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在八段显示器上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。方案三采用PLC当主持人打开启动开关后，在设定时间TO 内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路发出声响，指示灯LI亮，并且在8段数码管显示器上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效;如果在时间TO内，无人应答，则驱动音效电路发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题;在抢答成功后，主持人打开限时开关SW2，启动计时器，在设定的时间TI 内回答有效，当到达设定时间TI时，驱动音效电路，指示灯L3亮，表示答题时间到。3、 方案选择方案比较

9、 数字电路 单片机 PLC 制作难度 实现难度 设计难度 低 一般 简单 一般 低 高 一般 低 一般 价格 电路原理 低 简单 一般 一般 高 一般 通过上面的方案比较，数字电路的制作方案比较容易实现，并且在原理方面也是比较简单，所以我选择采用第一种方案来完成抢答器电路。4、 设计系统功能1.基本功能：（1） 同时供8名选手比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。（2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。（3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在七段数码管上显示选手号码。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

10、清除为止。五、 各部分单元电路的设计（1）抢答器的主体电路设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码器74148和DFF锁存器可以完成上述功能。其工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的 =0，显示器灭灯；74148的选通输入端 =0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端 7. 0输入信号，当有选手

11、将键按下时(如按下S5)，74LSl48的输出=010， =0，经RS锁存器后，CTR=l， =1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74l48的端为高电平，74LSl48处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LSl48的为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LSl48仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。（2）报警电路的设计采用555定时器和

12、三极管构成的报警电路。其中555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，当PR为低电平的时候，电路停振。三、电路设计四、焊接及调试五、感想这是我上大学以来在实验室待的时间最长的一次，焊接最久的一次，做实验最认真的一次，当然也是最难忘的一次。在设计之前，参考了许多相关的资料。在设计中又参考了网上的八路抢答器的原理图，有了基本的思路。 但着手设计时，又出现了许多未预料到的问题。先是了解课程设计的流程，再是自己去设计原理图。虽然说在网上参考了很多很多的原理图，但对于第一次设计原理图的我来说，这实在是个挑战与考验。设计了一天，但到最后还是不满意，

13、但这次经历是宝贵的。后来，老师发下元器件，提供原理图，在罗老师的认真指导下，我们开始去连线，焊接。当然，焊接前的连线工作是非常重要的，我花了一天的时间把电路的正面和反面都进行了连线，争取用最简洁明了的连线。因为越简单的连线，焊接的时候越不会出错。但是连线前必须要搞清楚每个元件的引脚的功能，因为原理图上的引脚是乱的，一不留神就出错了，这就告诉我们干什么事都要仔仔细细的。最让人头痛的就是焊接，因为自己要最求美观，所以同时增加了焊接的难度。布线，焊接点，线路交叉点，每一个都是关键的点。 在一些设计原理上也遇到了许多新问题。发现抢答时按下按钮，其中1和7两个数无法锁存，经同学以及老师的指证，发现不能锁

14、存的原因是因为二极管的压降过大，所以并联了一个二极管，并且降低了电阻的阻值，最后及时的改正。 通过这次八路抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。两周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出现问题比较多，在555元件和CD4511元件的连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我们有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的繁琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，这时我们就需要静下心来，更仔细的去查找原因，修正问题。总之，这次实验过程中我受益匪浅，一直在摸索，一直在学习，一直在思考。我和我的搭档实