数字电子技术课程设计-四人抢答器电路设计.doc

广东石油化工学院
课程设计说明书
课程名称: 数字电子技术课程设计

题目: 抢答器电路设计
学生姓名:
专业:
班级:
学号:
指导教师: 李新超
日期: 2010 年 6 月 30日

茂名学院
课程设计任务书
设计题目
抢答器电路设计
主要内容及要求
(1)可容纳四组参赛的数字式抢答器。
(2)当某台参赛者按下抢答开关时,由数码管显示该台编号并伴有声响。此时,抢答器不再接收其他输入信号。
(3)电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤60秒(显示为00~59),时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时,发出声响提示。
(4)具有计分功能。要求能设定初始分值,能进行加减分。
(5)在复位状态下台号数码管不作任何显示(灭灯)。
进度安排
十七周星期一接收任务书。
十七周星期二开始上网收集资料。
十七周星期三开始进行设计,先分段把各个重要部分用protuse仿真软件。
十八周星期六进行整体设计,将设计好的各个部分连接起来进行整体电路的仿真。
十八周星期日对仿真好的电路进行整理写实验报告。
十九周星期一进行答辩和交报告。
总评成绩

指导教师
学生签名
题目:抢答器电路设计
一、设计任务与要求
(1)可容纳四组参赛的数字式抢答器。
(2)当某台参赛者按下抢答开关时,由数码管显示该台编号并伴有声响。此时,抢答器不再接收其他输入信号。
(3)电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤60秒(显示为00~59),时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时,发出声响提示。
(4)具有计分功能。要求能设定初始分值,能进行加减分。
(5)在复位状态下台号数码管不作任何显示(灭灯)。
二、方案设计与论证
抢答器的基本工作原理:
当主持人按下“开关”按钮后,选手可以通过按按钮的快慢来决定由谁来回答,按得快的选手的编号显示在电子显示管上并伴有响声。
此后选手输入被锁住,如果主持人按下复位键则编号显示处不作任何显示。
然后主持人就按下计时开关,选手开始作答,作答的时间少于60秒,以倒数的方式进行,而且通过显示屏把时间显示出来。
当选手作答仅剩10秒时,开始通过喇叭响来做提示。如果到了显示“00”时,计时器不再进行倒数而停留在“00”状态。
此时选手仍没有作答成功,则主持人会对该选手进行减分处理,如果在“00”之前作答成功则加分,分数也是通过计分器显示出来。
之后主持人按下开关,所有的显示及工作状态回到初始状态以便进行下一次答题。
原理框架图(图1)
主持人
选手抢答
声音提示
记分器
控制电路
定时电路
显示时间
封锁电路
编码器
台号显示

方案一、对照上面原理框架图,各个主要的部分选用对应功能的芯片进行设计,如果在仿真时没能找到相应的芯片则用相近的。比如在选手抢答时的输入用74148优先编码器进行编码让一个输入有效,并用七段显示译码器显示出台号。
方案二、对照框架图,选用各种逻辑站以及相关的逻辑函数进行设计,编号进直接把锁存器的输出转化8421BCD码,并通过逻辑函数表达式的方式输入到显示译码器中让其显示出来。
通过比较可以得出方案一更可行,理由在于芯片组上集成的功能要强大些,且用的元器件的数目会相对少一些这样会更美观而且不容易出错。
三、单元电路设计与参数计算
1、封锁电路
封锁电路的主要功能是分辨选手按键的先后,并能把第一个抢答者的编号锁存起来,并使其他选手的按键操作无效。实现该电路的功能的主要芯片是74175(图1为功能表,图2为逻辑功能图,图3为锁存器电路)
表1
图2
工作原理:当主持人控制开关处于“清零”位置时该电路清零即当RD接低电平时,,,,全为低电平,各显示灯均熄灭,即此时封锁器电路不工作,当主持人将开关拨到“开始”后即RD为高电平时,此时锁存器处于工作状态,即抢答器电路处于等待工作状态。这时当有选手将按键按下时(如按下SW2)。此时=1,由D触发器的功能可知,此时=1,=0。当=0时,经过与非门变为1再经过非门变为0,再和4个选手组成的或门逻辑器再与,选手就可以通过开关来抢答,而且只有一次输入变化,因此CP只接收到一次的电平变化,因此那就后就保持了第一次的输出所以就封锁了CP的输入,此时74175不再工作,从而实现了封锁其他选手的作答。只有在第一个人答完以后,由主持人操作清零开关使抢答器电路复位,才能进行下一步的抢答。
图3

当有选手按下了开关后,快的那个选手的编号可以被输出并记忆起来送到74148和7448组成的编码器和七段显示器组成的显示台号电路中去显示出选手编号。
74148是低电平有效的优先编码器,其功能表表2所示:
输入