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7路数字竞赛抢答器（课程设计）.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.42M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要
    1 方案选择与比较
    1.1各个实现方案
    方案一〈采用数字电路〉
    2、基本原理电路
    2.1原理与分析
    2.2原理框图
    3、电路元件的选择及参数
    3.1 〈74LS148〉
    3.2 〈74LS192〉
    3.4 〈74LS121〉
    3.5 〈NE555〉
    3.5.1 NE555构成的单稳态触发器
    3.5.2 NE555构成的多谐振荡器
    4、电路设计及仿真
    4.1单元电路设计
    4.1.1抢答器电路
    4.1.2 定时电路
    4.1.3 报警电路
    4.1.4 时序控制电路
    4.2 整体电路
    5、仿真分析
    5.1抢答电路仿真
    5.2定时电路仿真
    5.3总体电路仿真
    7、主要参考文献
    《数字电路》 三级项目报告书 项目题目： 多路智力抢答器 项目负责人： 项目组成员： 指导教师： 完成时间： 目录 摘要 .................................................................................................................................................... 2 Abstract............................................................................................................ 错误！未定义书签。 1 方案选择与比较 ............................................................................................................................ 3 1.1 各个实现方案 ...................................................................................................................... 3 方案一〈采用数字电路〉................................................................................................4 方案二〈采用单片机〉 ..................................................................错误！未定义书签。 方案三〈采用 PLC〉.......................................................................错误！未定义书签。
    1.2 方案选择 ...........................................................................................错误！未定义书签。 2、基本原理电路.............................................................................................................................. 5 2.1 原理与分析......................................................................................................................... 5 2.2 原理框图 ............................................................................................................................. 6 3、电路元件的选择及参数.............................................................................................................. 6 3.1 〈74LS148〉 .......................................................................................................................6 3.2 〈74LS192〉 .......................................................................................................................7 3.3 〈74LS48〉 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4 〈74LS121〉 .................................................................................................................... 10 3.5 〈NE555〉 ........................................................................................................................11 3.5.1 NE555 构成的单稳态触发器 ................................................................................ 13 3.5.2 NE555 构成的多谐振荡器 .....................................................................................13 4、电路设计及仿真 ........................................................................................................................ 14 4.1 单元电路设计 ................................................................................................................... 14 4.1.1 抢答器电路 ...........................................................................................................14 4.1.2 定时电路 .............................................................................................................. 17 4.1.3 报警电路 .............................................................................................................. 19 4.1.4 时序控制电路 ......................................................................................................20 4.2 整体电路 ........................................................................................................................... 22 5、仿真分析....................................................................................................错误！未定义书签。 5.1 抢答电路仿真 ...................................................................................错误！未定义书签。 5.2 定时电路仿真 .................................................................................................................... 23 5.3 总体电路仿真 .................................................................................................................... 24 6、元器件清单 ................................................................................................................................ 25 7、主要参考资料............................................................................................错误！未定义书签。 8、小组分工及完成情况.................................................................................................................27 9、心得体会.....................................................................................................................................28 摘要 数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视， 雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量 仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发 展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用范围将 会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代 社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，数字电子逻辑课程设计 的进行使我们有了这个非常关键的机会。
    抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，它的发展也是比较快 的，从一开始的光具有抢答锁定功能的一个电路，到现在的具有倒计时、定时、 自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显 示、按键发光等多种功能的技术合并，这就可以说明其多种功用及发展的快速。 当今智力竞赛抢答器、有锁定功能抢答器、多功能智力抢答器……可以说是多不 胜数。抢答器适用于各类知识竞赛、文娱综艺节目，尤其是在电视上的各种知识 竞赛，除了可以把各抢答组号、违例组号、抢答规定时限、答题时间倒计时/正 计时在仪器面板上显示外，还可外接大屏幕显示屏显示给赛场与观众，活跃现场 气氛，便于监督，公平竞争；有的抢答器功能还被用在电脑游戏的抢占上，谁快 谁就有奖；有的小型的还可用来训练小孩的反应能力。 本报告先分析了抢答器的各种方案并选择了合适的一种，再阐述了总体电路 原理。对本设计中的各芯片功能进行介绍，分析其在电路中的用途。单元电路设 计以及总体电路设计进行仿真并进行仿真结果分析。 多路智力竞赛抢答器设计 1 方案选择与比较 1.1 各个实现方案 抢答器的设计方案种类很多，可以用单片机来完成，它的功能强大制作简单， 并且外围的元件也很少；也可以用可编程逻辑器件 PLC 来实现，他的制作也是比 较简单；最后也可以用数字电路来实现，它的原理比较简单，集成块的价格也比
    较便宜且很容易购买，与我们所学内容联系紧密，能将我们所学知识用于实际， 对巩固所学知识有重要意义，对我们掌握集成芯片逻辑功能的应用有很大帮助， 另外有一些成型电路，如 NE555 标准秒脉冲电路等，使设计更加方便快捷。 方案一〈采用数字电路〉 定时抢答器的总体框图如图 1 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。 译码显示 报警电路 锁存功能 译码显示 优先编码 时序控制 定时电路 选手抢答按键 主持人控制 秒脉冲产生 图 1.1.1 图 1 所示的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，定时显示器显示设定的 时间，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，定时器倒计时。当定时时间到，却没 有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定 时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作： ①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；
    ②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意； ③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； ④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到 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。 2、基本原理电路 2.1 原理与分析 其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁 止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置开始"状态， 宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。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。
    2.2 原理框图 图2.2.1 3、电路元件的选择及参数 3.1 〈74LS148〉 8 线-3 线优先编码器 74LS148 图 3.1.1 74LS148 引脚图 输入 输出 EI I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 A2 A1 A0 GS EO
    1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x 1 x x x x x x x 0 x 1 x x x x x x 0 1 x 1 x x x x x 0 1 1 x 1 x x x x 0 1 1 1 x 1 x x x 0 1 1 1 1 x 1 x x 0 1 1 1 1 1 x 1 x 0 1 1 1 1 1 1 x 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 图 3.1.2 优先编码器 74ls148 功能表 74ls148 逻辑表达式 使能端 OE(芯片是否启用)的逻辑方程： OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE 当 OE 输入 IE=1 时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0 为全 1。 当 OE 输入 IE=0 时，允许编码，在 I0～I7 输入中，输入 I7 优先级最高，其余 依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0 等级排列。 从以上的的功能表中可以得出，74ls148 输入端优先级别的次序依次为 I7， I6，…，I0 。当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低 电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。例如：I5=0 且 I6=I7=1(I6、I7 优先级别高于 I5) 则此时输出代码 010 (为(5)10=(101)2 的反码)这就是优先编码 器的工作原理。 3.2 〈74LS192〉 十进制可逆计数器 74LS192
    图 3.2.1 74LS192 引脚图 图 3.2.2 74LS192 逻辑图 输入 输出 MR PL UCP DCP 3P 2P 1P 0P 3Q 2Q 1Q 0Q 1 0 0 0 × × 0 × × × × × × × 0 d c b a d 0 c 0 b 0 a 1 1  1 1 × × × × 加计数  × × × × 减计数 图 3.2.3 74LS192 功能真值表 ① 该器件为双时钟工作方式，CP+是加计数时钟输入，CP-是减计数时钟 输入，均为上升沿触发，采用 8421 BCD 码计数。 ② Cr 为异步清 0 端，高电平有效。 ③ LD 为异步预置控制端，低电平有效，当 Cr=0、LD=0 时预置输入端 D、 C、B、A 的数据送至输出端，即 QDQCQBQA=DCBA。 ④ 进位输出和借位输出是分开的。 OC 为进位输出，加法计数时，进入 1001 状态后有负脉冲输出，脉宽为一 个时钟周期。 OB 为借位输出，减法计数时，进入 0000 状态后有负脉冲输出，脉宽为一 个时钟周期。
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