数字式抢答器数字式竞赛抢答器.doc

数字电子系统
设计报告
题目名称:数字式竞赛抢答器


2014年12月
一、摘要
数字式竞赛抢答器主要由74 系列集成电路组成。该抢答器除具有基本的抢答功能外, 还具有定时、报警和第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别,同时扬声器发出声音持续2~3s。此时,电路具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用。若在规定的时间无人抢答或者提前抢答,系统中的蜂鸣器发响,并由组别电路显示出犯规组别,提示主持人本轮抢答无效, 以此实现报警功能。计分电路中,每组在开始时预制成100分,抢答后由主持人计分,答对一次加10分,否则减10分。
【关键词】集成;蜂鸣器;锁存
二、设计目的
有许多比赛活动中,为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,通常设置一台抢答器,通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时,还可以设置记分、犯规及奖惩记录功能。
(1). 了解抢答器的设计原理
(2). 掌握其外围电路的设计与主要性能参数测试方法
(3). 掌握抢答器的设计方法与电子线路系统的装调技术
三、设计要求内容和步骤
1、设计要求
(1)、设计一个可容纳六组参赛的数字式抢答器,每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。
(2)、电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别,同时扬声器发出声音持续2~3s。此时,电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用。
(3)、设置计分电路。每组在开始时预制成100分,抢答后由主持人计分,答对一次加10分,否则减10分。
(4)、设置犯规电路,对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警,并由组别电路显示出犯规组别。
(5)、要求设计出电路,并撰写成果说明书。
2、设计步骤
1. 拟定定时抢答器的组成框图。
2. 设计并安装各单元电路(要求设计布线整齐,美观,便于级联调试)。
3. 测试定时抢答器的逻辑功能,以满足设计功能的要求。
4. 画出定时抢答器的逻辑电路。
5. 写出设计性实验报告。
四、电路的基本功能要求及原理方框图
1、基本功能要求
(1):设计一个智力抢答器抢答器,能同时供6名选手或6个代表队比赛,他们的编号分别是1,2,3,4,5,6各用一个按纽,按纽编号与选手的编号相对应,分别用6个按钮S1-S6表示。
(2): 给主持人设置一个系统清除和抢答开始的控制开关S。
(3):抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后,若选手按动按钮,锁存器立即锁存相应的选手编号,并在LED数码管上显示选手的编号(1-6),同时扬声器发出声响提示。选手抢答实行优先锁存,禁止其他选手抢答,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,且一次抢答的时间为30秒,当主持人启动"开始"键后,定时器立刻倒计时,若30秒时间内有选手抢答,则显示器显示倒计时时间,并显示,保持到主持人将系统清除为止。
(5):参赛选手在设定的时间内进行抢答有效,超过时间抢答无效,定时器停止工作,定时显示器显示00。
(6):计分电路,与抢答电路相互独立,每组在开始时预置成100分,答对一次加10分,否则减10分,由主持人计分。
2、原理框图
原理框图
工作原理: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00;主持人将开关闭合即“开始”状态,宣布"开始"抢答器工作。定时器计时,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、抢答器电路
当电路接上电源后,,,各个触发器的Q非端输出都为1,假设芯片编码器74LS148处于工作状态,此时,输入的都是高电平,而两输出使能端EO和GS的输出状态分别为0和1,GS端与个JK触发器的JK端相连,即各输入端均为1,所以只要当R端为无效电平“1”时,同时有效脉冲边沿过来时触发器就能翻转。当主持人闭合开关,宣布可以抢答后,主线灯亮,此时电路为可抢答状态,当选手按下开关时,CP脉冲由高电平变为低电平,即有一个有效地脉冲边沿过来,触发器发生反转,此时Q端为1,同时对应的灯亮,Q非端输出为0,此时74LS148的其中一个输入端输入信号“0”,OE与GS发生翻转,OE=1,GS=0。使得触发器的JK输入端输入“0”,就算其他选手把开关合上,其对应的触发器也不会翻转。