课程设计（论文）-多路抢答器的设计

多路抢答器的设计摘 要新时代，生活娱乐的多元化已是现代的生活形式之一。知识、娱乐比赛更是流行于各行各业， 而其中又以抢答形式为主。 在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手抢先获得抢答权，必须要设计一个系统来完成这个任务，避免人的主观意识判断。在抢答中，只靠视觉是很难判断出哪组先答题。此次设计使用74LS148D、555定时器、74LS48D、74LS192、74LS279、74LS160等为核心控制元件,设计一个简易的抢答器，与数码管、报警器等构成八路抢答器，利用了抢答器电路、倒计时电路、报警电路。设计的抢答器具有实时显示抢答选手的号码和抢答时间的特点，而复位电路，则使其能再开始新的一轮答题和比赛。【关键词】：抢答器、数码管、报警器ABSTRACTThe diversity of new era, the life entertainment is one of the modern form of life. Knowledge, entertainment, gamesIs more popular in all walks of life, and which is given priority to with vies to answer first the form again. In the process of vies to answer first, in order to know which group or which one player first to get the vies to answer first, must design a system to complete the task, to avoid people's subjective consciousness. In vies to answer first, only the vision is difficult to determine which group to answer first. This design USES 74 ls148d, 555 timer, 74 ls48d, 74 ls192, 74 ls279, 74 ls160, etc as the core control components, design a simple responder, and constitute eight-way digital tube, alarm buzzer, using the buzzer circuit, the countdown circuit, alarm circuit. Vies to answer first the design of instruments with real-time display of vies to answer first contestant's Numbers and vies to answer first time characteristics, and reset circuit, make its can start a new round of the answer and competition【 key words 】 : the buzzer, digital tube, alarm.目 录摘 要IABSTRACTII1.设计任务描述11.1设计题目: 多路抢答器11.2设计要求12. 设计方案选择和论证22.1设计思路22.2设计方案22.3总体电路的功能框图33.硬件设计43.1 元件简介43.2各部分电路分析63.3总电路设计104.仿真过程及结果分析125. 实物电路调试及结果分析13小 结15致 谢16参考文献17附录：元件清单18- 5 -1. 设计任务描述1.1设计题目: 多路抢答器1.2设计要求掌握抢答器的工作原理及其设计方法。1.基本功能（1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号和选手的编号相对应，分别是S0-S7。（2）给节目主持人设计一个开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）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，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一致保持到主持人将系统清零为止（4）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30S）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5S左右。（5）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（6）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。 2. 设计方案选择和论证2.1设计思路本设计是一个可供八个人抢答的多路抢答器。可以显示优先抢者的序号，并同时有音响提示。并具有倒计时功能。当锁定时间到了的时候会有音响提示。当一次抢答完毕，可由主持人按复位键重新开始下一次抢答。2.2设计方案本电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成定时抢答的功能。电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，抢答器处于工作状态，同时定时器开始计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能：（1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；（2）扬声器发出短暂声响；（待定）（3）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；（4）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。2.3总体电路的功能框图 图2.1 总电路框图3.硬件设计3.1 元件简介优先编码器74ls148引脚图管脚图内部功能表 在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74148是一个八线-三线优先级编码器。图3.1 74LS148引脚图表3.1 74LS148真值表74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。(bcd,二进制)。 CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。 LD为预置输入控制端，异步预置。 CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。 CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出， BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。（a）引脚排列 (b) 逻辑符号图3.2 74LS192的引脚排列及逻辑符号74LS48是输出高电平有效的7段显示译码器，其引脚图以如下：图3.3 74LS48引脚图555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。表3.2 共阴极数码显示器的功能表十进制DCBAabcdefg000001111110100010110000200101101101300111111001401000110011501011011011601100011111701111110000810001111111910011110011图3.4 555定时器引脚图3.2各部分电路分析1. 抢答电路抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，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74LS148和RS锁存器74LS279D可以完成上述功能，（1）Space位于“消除”，触发器“74LS279”的四个R端接地，输出端（1Q1，1Q2，2Q1，2Q2）全部为低电平，于是74LS47的0=BI，显示器灯熄灭。（2）74LS148选通输入端0=ST，74LS148处于工作状态，此时锁存器不工作。（3）当Space位于“开始”端时，优先编码电路和锁存器同时工作，等待输入端（74LS148）的输入端0、7输入信号。（4）1Q1，使74LS148的1=ST（即1=EI），74LS148处于禁止工作状态，封锁了其他键的输入。（5）当按下的键松开后，74LS148的1=ESY（即1=GS），但由于1Q的输出 8端仍维持高电平不变，所以仍然处于禁止工作状态，封锁了其他键的输入。（6）当Space接地，才能复位，进入下一轮工作。图3.5 抢答器电路74LS148的输入端和输出端低电平有效。I0I7是输入信号，Y2Y0为三位二进制编码输出信号，IS1时，编码器禁止编码，当IS0时，允许编码。YS是技能输出端，只有在IS0，而I0I7均无编码输入信号时为0。YEX为优先编码输出端，在IS0而I0I7的其中之一有信号时，YEX0。I0I7各输入端的优先顺序为：I7级别最高，I0级别最低。如果I70（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输