四人智力竞赛抢答器设计说明书.doc

安徽科技学院
课程设计说明书
课程名称电子技术课程设计
题目四人智力竞赛抢答器设计
学院工学院
班级 09机械电子工程(2)班
学生姓名吴晨晨
学号 1611090224
指导老师国海
日期 2011年5月25日
目录
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五. 电路和程序调试过程与结果………………(10)
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四人智力竞赛抢答器
一、设计题目
四人智力竞赛抢答器
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2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2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。
选用器材
NET系列数字电子技术试验系统
直流稳压电源
集成电路
74LS190,74LS48,CD4043,74LS112及门电路
显示器:LC5011-11,CL002,发光二极管
拨码开关(8421码)
阻容元件,电位器
喇叭,开关等
四、原理电路和程序设计:
(1)方案比较;
电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时,首先锁存,阻止其他选手抢答,然后编码,再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。主持人宣布开始抢答时,倒计时电路启动由9计到0,如有选手抢答,倒计时停止。电路系统结构如图13:
扬声器
数码显示
脉冲电路
倒计时器
译码器
数码显示
扬声器
锁存器
编码转换电路
译码器
主持人
选手
图13四人智智力竞赛抢答器原理图
(2)整体电路:
(3)单元电路设计;
1)以锁存器为中心的编码显示电路
抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统,编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码,进而送给7段显示译码器。其真值表3:
表3锁存编码真值表
锁存器输出
编码器输出
Q4
Q3
Q2
Q1
D
C
B
A
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
0
工作原理:
四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号。
当无人抢答时,4个D触发器的输出Q非相与,为“1”时,脉冲能够进入触发器,有一人抢答时,与门中有一个变为“0”,使脉冲不能进入触发器,从而防止其他人抢答。并停止计时。
将与非后的信号用于控制声音模块报警。
2)脉冲产生电路:
工作原理:该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。并以74LS160做10分频,产生10Hz和1Hz的脉冲信号。
3)倒计时显示电路:
该电路可采用十进制同步减计数器74LS190,主持人宣布开始时,按下按钮,同时使计数器置数为“9”,并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示,到零时停止。
工作原理:由74LS190十进制计数器计数,其输出端驱动BCD数码器。160的进位输出反相信号
进