logo资料库

抢答器的设计.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.27M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共10页
第2页 / 共10页
第3页 / 共10页
第4页 / 共10页
第5页 / 共10页
第6页 / 共10页
第7页 / 共10页
第8页 / 共10页
资料共10页，剩余部分请下载后查看
    四人智力竞赛抢答器 一、设计目的 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 二、设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒 计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响 1 秒。选手抢答时， 数码显示选手组号，同时蜂鸣器响 1 秒，倒计时停止。 2、设计要求 (1)4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手 的编号对应，也分别为 1，2，3，4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯） 和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按 钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响 提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持 人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时（9 秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时 器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器 响，音响持续 1 秒。参赛选手在设定时间（9 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声 器响，音响持续 1 秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号， 定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器 报警（音响持续 1 秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示 器显示 0。 (6)可用石英晶体振荡器或者 555 定时器产生频率为 1Hz 的脉冲信号，作为 定时计数器的 CP 信号。 三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 1、设计方案 抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动 按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用 LED 数码管把选手的编码显示出来， 并且开始抢答时间的倒计时，同时用 LED 数码管把选手的所剩抢答时间显示出 来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和 选手。抢答时间设定 9 秒，报警响声持续 1 秒。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、系统框图 当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过 译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。当选手首先按某一开关键时， 可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为 防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电 路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状 态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则 在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。 如图 1. 抢答按钮 触发器 锁存电路 译码电路 主 持 人 控 制开关 秒 脉 冲 产 生电路 控制电路 报警电路 显示电路 定时电路 译码电路 显示电路 图 1 系统框图 3、方案比较 方案 1：采用 CD4511 芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽 然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。 方案 2：采用 D 触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现 锁存功能时可以简单的实现。 经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案 2。然后 利用软件 Multisim 来进行仿真调试，再进行逐步改进。 4、单元电路设计及元器件选择 （1）抢答电路 电路如图 2 所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁 定 74LS175 的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编 号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。
    图 2 抢答电路 其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D 触发器的清零端为低 电平，使 D 触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开 始”时，D 触发器 Q 非端前一状态为高电平，四个 Q 非端与在一起为高电平，再 和抢答按键信号和借位信号与在一起给 D 触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答 信号为低电平，与门 U11 输出端为低电平给 D 触发器脉冲端，当一有人抢答时， 抢答信号为高电平，并和 U2 的输出信号和借位信号与在一起，使得 U11 输出端 为高电平给 D 触发器，于是 D 触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经 D 触发器 触发锁存再经过译码器 74ls48 译码，把相应的信号显示在数码管上。另外，当 选手松开按键后，D 触发器的 Q 非前一状态为低电平，与在一起后给与门 U11, 使得 U11 的输出端为低电平给 D 触发器，则 D 触发器的脉冲输入端恢复原来状态， 从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢 答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关 S 是抢答电路复位，以便进 行下一轮抢答。 （2）定时电路 节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时。如图 3。定时 9 秒，把 74LS192 对应的 9，10，1，15 四个端子预置为“1001”。计数器的时钟脉冲由秒脉冲电 路 555 提供。当复位开关按下时，给 74ls192 一个低电平，从而开始倒计时，每 来一个脉冲信号进行减计数一次。当有选手抢答或借位信号时，就使得 74ls192 的输入脉冲变成低电平，从而实现倒计时的停止。再按复位键时，再一次倒计时。
    图 3 定时电路 （3）报警电路 由 74ls121 和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有 74ls121，因此用功能 相同的 MONOSTABLE VIRTUAL（后文简称 A1）来代替仿真，如图 4 所示。其中 A1 的脉冲输入端是由复位信号和 Q 非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其 中一个信号为低电平时，使得 A1 得到一个下降沿脉冲，从而使 A1 的 Q 端输出一 个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。 图 4 报警电路 （4）时序控制电路 时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能： 1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定 时电路进入正常抢答工作状态。
    图 5 抢答与定时时序控制电路
    2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工 作。 3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定 时电路停止工作。 根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如图 5 所示。 图 5 中，U2 与门 74ls21 作为抢答的控制信号；U12 与门 74ls11 和 U13 与门 74ls21 的作用是控制时钟信号 CP 的放行与禁止；U11 与门 74ls11 的作用是控制 74LS175 的输人脉端，U10 的作用是控制 74ls121 的输入脉冲端。工作原理是： 主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，74LS175 的输出 Q！=1， U2 输出为 1，借位信号为 1，则 U12 输出为 1，使 U13 输出为 1，则时钟信号 CP 能够加到 74LS192 的时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未 到时，则“定时到信号”为 1，U11 和 U13 的输出为 1，使 74LS175 和 74ls192 处于正常工作状态，从而实现功能（1）的要求。当选手在定时时间内按动抢答 键时，Q！＝0，U2 输出为 0，封锁 CP 信号，则 U12 输出为 0，使 U13 输出为 0， 定时器停止倒计时处于保持工作状态；同时,U11 的输出为 1 使 D 触发器触发而 输出信号 ，也使 U10 输出为 0，给了 74ls121 一个上升沿，使 74LS121 处于工 作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平，从而实现功能（2）的要求。当定时时间到 时，则“定时到信号”为 0，U10 输出为 0，有给了 74ls121 一个下降沿，使 74LS121 处于工作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平，禁止选手进行抢答。同时， U13 输出为 0，封锁 CP 信号，使定时电路保持 0 状态不变，从而实现功能（3） 的要求。集成单稳触发器 74LS121 用于控制报警电路及发声的时间。 （5）元器件列表 序号 器件名称 表 1 数量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 74LS175 74LS192 555 定时器 74LS21 74LS11 74LS48 74LS121 开关按纽 S 扬声器 BCD 七段显 示器 电容 电阻 二极管 1 1 1 1 1 2 1 5 1 2 3 9 6 备注 D 触发器 同步减法计数器 连接成多谐振荡与秒 时钟脉冲 四脚与门 三脚门 译码器 单稳态振荡器 共阴极
    5、四路抢答器总电路图
    图 6 总电路图 电路实图：
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料