8路抢答器电子设计.doc

八路定时抢答器的设计方案
设计题目
八路数字抢答器的设计
设计目的
结合课程中所学的理论知识,独立设计方案,达到学有所用的目的。学会查阅相关手册与资料,通过查阅手册和文献资料,进一步熟悉常用电子器件类型和特性,并掌握合理选用的原则,培养独立分析与解决问题的能力。培养创新能力和创新思维。掌握数字电路的一般的设计方法,提高电子电路实验技能及仪器使用能力。安装和调试的学会撰写课程设计总结报告。抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,利用数字电路设计一套带有数码显示、定时抢答功能的八路抢答器。
设计要求
:
抢答器可供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
,该开关由主持人控制。
。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。
,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,。
,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。
,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。
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。
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设计方案
多路智力竞赛抢答器的组成框
该设计抢答器的电路主要是由抢答开关电路、触发电路、触发锁存电路、编码器、七段显示译码器几部分构成。
工作原理为:
接通电源后,主持人将开关拨到"清零"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。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。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。
具体设计及原理图
抢答器电路的设计
该部分电路要完成两个功能: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。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能,所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程:当主持人控制开关S置于"清零"端时,RS触发器的R非端均为0,4个触发器输出(
Q4—Q1)全部置0,使74LS48的BI的非=0,显示器灯灭;74LS148的选通输入端ST的非=0,使之处于工作状态,此时锁存电路不工作。当主持人把开关S置于"开始"时,优先编码器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,等待输入端的信号输入,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出Y2Y1Y0的非=010,YEX的非=0,经RS锁存后,CTR=1,BI的非=1,74LS279处于工作状态,Q4Q3Q2 =101,74LS48处于工作状态,经74LS148译码后,显示器显示为"5"。此外,CTR=1,使74LS148的ST的非为高电平,74LS148处于禁止工作状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148的YEX的非为高电平, 但由于CTR维持高电平不变,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以及抢答电路的准确性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”,电路复位。
抢答器电路
然后再进行下一轮抢答。
定时电路的设计
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,具体电路如下图所示。
定时电路
报警电路的设计
这部分电路我们是用由555定时器和三极管构成。报警电路如下图所示。其中555构成多谐振荡器,振荡频率fo=/[(R1+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;而当PR为低电平时,电路停振。
报警电路
时序控制电路的设计
时序控制电路是八路抢答器设计的关键,因为它要完成以下三项功能:
主持人将控制开关拨到"开始"位置时,扬声