数字抢答器(数字电路)论文.doc

. . . 题目：数字抢答器毕业论文信息工程学院 电子信息工程 学号：学生：指导老师：起讫时间：  一、摘  要：数字抢答器由主体电路与扩展电路组成优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形关键字： 抢答电路 定时电路 报警电路 时序控制                            SummaryThe figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up . Have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display; Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit. Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit. Through connect up , weld , debug figure vie for answering device take shape after the work.Key word： Vie for answering the circuit  Timing circuit   Warning circuit    Time sequence controlling二、目录摘要…………………………………………………………………………………ⅠAbstract………………………………………………………………………………Ⅱ
一、引论…………………………………………………………………………1三、实验部分1)、 设计任务与要求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，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4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右5. 参赛选手在设定的时间进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示002)、实验仪器设备:1. 数字实验箱2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

5. 三极管 3DG12 1只6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只三、方案论证与比较：与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：    1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则    2、具有定时功能，在30秒无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权    3、30秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答四、总体设计思路：（一）设计任务与要求：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，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4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右5.参赛选手在设定的时间进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00二）设计原理与参考电路1．数字抢答器总体方框图如图11、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"状态开关五、多功能硬件与软件设计与其理论分析与计算：各单元部分电路设计如下：   (1) 抢答器电路参考电路如图２所示该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。

此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答74LS148为８线－３线优先编码器，表1为其功能表表１　74LS148的功能真值表由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示表2为74192的真值表3）报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，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，反之，电路停振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以与图 2，设计的时序控制电路如图 5所示图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端 图11、4的工作原理是：主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始"位置时，来自于图11、2中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相， A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD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，门G2的输出 =0，使 74LS148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按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相， A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，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， =1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答同时， 门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路与发声的时间。

六、系统的组装与调试与测试方法：        3块实验电路板分别做成数字抢答器电路、可预置时间的定时电路、报警电路与时序控制电路，根据EWB仿真电路与工程上的可操作性布置芯片、元件、导线等        在焊接过程中，由于经验不足多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故，心急时也有小组成员被电烙铁烫伤的事发生        制作的第一块板即数字抢答电路板一开始测试时不能工作，又由于没有稳压电源而不能检验情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作深感欣慰！        制作第2块板即可预置时间的定时电路时，3位成员都已有了自我感觉十分娴熟的焊接技术，不料忙中出错，重蹈覆辙，又有虚焊点遂相互提醒，前事不忘，后事之师      七、EWB仿真图：由于EWB中没有74LS121，并且没有可以代替的74LS221，故时序控制电路的仿真无法完成八、仪器：1. 数字实验箱2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只5. 三极管 3DG12 1只6. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只九、扩展功能：1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个与图2一样的电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理如果提供相应的器材与时间上的宽限，我想我们已定可以完成上述扩展功能，进一步完善我们的作品十、心得体会：          经历数星期的电子竞赛眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气我们组的3位成员除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个竞赛可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息将所有的课余时间均奉献给了这个比赛。