數(shù)字搶答器課程設(shè)計

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 數(shù)字搶答器設(shè)計 姓名院系專業(yè)指導教師 10摘 要當今科學技術(shù)不斷發(fā)展，人們需要不斷學習，去提高自身能力。搶答器最初作為一種益智類節(jié)目的工具，現(xiàn)已廣泛應用于各種智力和知識競賽場合。但市場上的搶答器參差不齊，存在著線路復雜、成本較高、穩(wěn)定性低等問題，為了節(jié)約成本、優(yōu)化電路、并且提高搶答器的穩(wěn)定性，設(shè)計了基于數(shù)字電路的搶答器。數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路兩大部分組成：優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將輸入信號顯示；用控制電路和開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路；通過定時電路和譯碼電路將脈沖信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能，構(gòu)成擴展電路。關(guān)鍵字時序電路 優(yōu)先編碼器 鎖存

2、器 譯碼器 數(shù)碼管abstarcttodays science and technology development, people need to learn to improve their own ability. responder first puzzle programs as a tool now widely used in various occasions intelligence and knowledge competitions. but the market responder uneven, there is line complex, high cost, lo

3、w stability problems, in order to save costs, optimize the circuit, and to increase the stability of answering device, digital circuit design based on the answering device.responder extend from the main circuit and the circuit of two parts: the priority encoder circuit, latch, decoder input signal d

4、isplay; start with the alarm control circuit and switching circuit, above the main circuit composed of two parts; by timing circuits and translation code circuit to the output pulse signal on the display to achieve timing functions, composition expansion circuit.key wordssequential circuits priority

5、 encoder latch decoder digital tube目錄摘要 關(guān)鍵詞 abstract key words 引言 11 數(shù)字搶答器的系統(tǒng)簡介11.1功能簡介 11.2工作流程 22 數(shù)字搶答器的電路設(shè)計32.1原理框圖 32.2優(yōu)先判斷與編號鎖存電路 42.3定時電路 62.4報警電路 72.5時序控制電路 82.6七段顯示譯碼器與數(shù)碼管 9結(jié)論 10謝辭 10參考文獻 11引言在科技高速發(fā)展的21世紀，人才成為最重要的社會資源之一。競爭日益激烈，人才選拔，評選擇優(yōu)等活動越加頻繁，而在這些活動當中，往往分為幾組選手參加，針對主持人提出的問題，如果要是讓選手用舉手的方式強答，往

6、往會因為主持人的主觀誤斷的誤差，造成比賽的不公平性。本著公正公正的原則，就需要有一種穩(wěn)定、準確的工具，作為判斷的標準，因此數(shù)字搶答器應運而生，由于其準確性高、實用性強，得到迅速推廣，從最初的益智類節(jié)目，廣泛應用到各類競賽活動、娛樂節(jié)目中。早期的搶答器只由幾個三極管、可控硅、發(fā)光管等組成，能通過發(fā)光管的指示辯認出選手號碼。現(xiàn)在大多數(shù)搶答器均使用單片機或數(shù)字集成電路，并且附加了如計時、得分顯示等功能?，F(xiàn)代的搶答器一般分為電子搶答器和電腦搶答器。電子搶答器的中心構(gòu)造一般都是由搶答器由數(shù)字電子集成電路組成，多適用于學校和企事業(yè)單位舉行的簡單的搶答活動。電腦搶答器利用電腦和投影儀，利用專門研發(fā)的配套的搶

7、答器軟件，聲光影相結(jié)合，可以十分完美的表現(xiàn)搶答的氣氛。總之，搶答器朝著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。而且目前所使用的搶答器普存在許多問題：現(xiàn)場線路連接混亂復雜、不便于制作、可靠性低、實現(xiàn)困難；有的則用一些專用的集成塊 ,購買困難。因此，我選擇簡易邏輯數(shù)字搶答器這一課題。旨在設(shè)計具有電路簡單，元件普通 ,易于購買的數(shù)字搶答器,更好地解決了制作成本高、困難大和難于購買的問題。1、數(shù)字搶答器的系統(tǒng)簡介1.1 功能簡介1、搶答器同時供8名選手，分別用8個按鈕s0 s7表示。2、設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)s，該開關(guān)由主持人控制。3、搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖

8、存相應的編號，并在led數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4、搶答器具有定時搶答功能，主持人按搶答開始鍵，會有提示音，并立刻進入搶答倒計時（可預設(shè)搶答倒計時時間），如有選手搶答，會有提示音，并會顯示其號數(shù)并立刻進入回答倒計時（可預設(shè)回答倒計時時間）。5、 參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6、如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。7、如倒計時期間，主持人想停止倒計時可以隨時按停止按

9、鍵，系統(tǒng)會自動進入準備狀態(tài)，等待主持人按搶答開始進入下次搶答計時。8、如果主持人未按搶答開始鍵，而有人按了搶答按鍵，犯規(guī)搶答，led上不斷閃爍ff和犯規(guī)號數(shù)并響個不停，直到按下停止 鍵為止。1.2工作流程圖搶答器的基本工作原理:在搶答競賽或呼叫時，有多個信號同時或不同時送入主電路中，搶答器內(nèi)部的寄存器工作，識別記錄第一個號碼，同時內(nèi)部的定時器開始工作，記錄有關(guān)時間并產(chǎn)生超時信號。在整個搶答器工作過程中，顯示電路、語音電路等還要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況向外電路輸出相應信號。搶答器的工作流程分為、系統(tǒng)復位、正常流程、違例流程等幾部分，如圖1-1所示。開關(guān)運 行行開始開始數(shù)碼管顯示fff開始搶按時間倒計時

10、開始前有選手搶按顯示違例選手號碼并伴有語音報警倒計時結(jié)束，超時有選手按鍵顯示fff顯示選手號碼，倒計時時間,語音報警，答題,答題時間倒計時正常流程違規(guī)流程若超過答題時間，則數(shù)碼管顯示fff答題完畢由主持人根據(jù)規(guī)則加減法圖1-1 工作流程圖2、搶答器的電路設(shè)計2.1結(jié)構(gòu)框圖本人設(shè)計的數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路組成。主體電路：優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關(guān)啟動報警電路。擴展電路：通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產(chǎn)生的信號在顯示器上輸出實現(xiàn)計時功能。如圖1-1所示為搶答器的結(jié)構(gòu)框圖。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時

11、，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成檢測數(shù)碼管工作情況。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器發(fā)出聲響提示。選手在規(guī)定時限內(nèi)搶答，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態(tài)開關(guān)。圖2-1 數(shù)字搶答器結(jié)構(gòu)框圖2.2優(yōu)先判斷與編號鎖存電路優(yōu)先判斷與編號鎖存電路如圖2-2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74ls1

12、48 和鎖存器 74ls279 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程：系統(tǒng)清除按鍵按動時，74ls279的四個rs觸發(fā)器的置0端均為0，使四個觸發(fā)器均被置0。1q為0，使74ls148的使能端=0，74ls148處于允許編碼狀態(tài)，同時1q為0，使74ls48的滅燈輸入端=0，數(shù)碼管無顯示。這時搶答器處于準備搶答狀態(tài)。當系統(tǒng)清除按鍵松開時，搶答器處于等待狀態(tài)。當有選手將按鍵開關(guān)按下時，搶答器將接受并顯示搶答結(jié)果，假設(shè)按下的是s4，則74ls148的編碼輸出為011，此代碼送入74ls279鎖存后，使4q3

13、q2q=100，亦即74ls148的輸入為0100；又74ls148的優(yōu)先編碼標志輸出為0，使1q=1，即=1，74ls148處于譯碼狀態(tài)，譯碼的結(jié)果顯示為“4”。同時1q=1，使74ls148的=1，74ls148處于禁止狀態(tài)，從而封鎖了其他按鍵的輸入。此外，當優(yōu)先搶答者的按鍵松開再按下時，由于仍為1q=1，使=1，74ls148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會接受二次按鍵時的輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。（74ls148為8線3線優(yōu)先編碼器，表2-1為其真值表，圖2-3為邏輯圖；74ls279為四個/r/s 鎖存器，表2-2為其真值表，圖2-4為邏輯圖。）圖2-2 優(yōu)先判斷與編號鎖存電路表2-1

14、 740s148真值表圖2-3 740s148邏輯圖輸入輸出1101110000狀態(tài)不定表2-2 740s279真值表 圖2-4 74ls279邏輯圖2.3定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74ls192進行設(shè)計，具體電路如圖2-5所示。本設(shè)計是以555構(gòu)成震蕩電路，由74ls192來充當計數(shù)器，構(gòu)成搶答器的倒計時電路。該電路簡單，無需用到晶振，芯片都是市場上容易購得的。設(shè)計功能完善，能實現(xiàn)直接清零、啟動。圖2-5定時電路2.4報警電路由555定時器和三極管構(gòu)

15、成的報警電路如圖2-6所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（ri2r2）c，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。pr為控制信號，當pr為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。圖2-6 報警電路2.5時序控制電路時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：主持人將控制開關(guān)撥到開始位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進人正常搶答工作狀態(tài)。 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖 2-7 時序控制電路根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計的時序控制電路如圖 2-7所示。圖中，門g1 的作

16、用是控制時鐘信號cp的放行與禁止，門g2的作用是控制74ls148的輸人使能端 。工作原理是：主持人控制開關(guān)從清除位置撥到開始位置時，來自于74ls279的輸出 1q=0，經(jīng)g3反相， a1，則時鐘信號cp能夠加到74ls192的cpd時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為1，門g2的輸出=0，使 74ls148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求。當選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1q1，經(jīng) g3反相， a0，封鎖 cp信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門g2的輸出=1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能的要求。當定時時間到時，則定時到信號為0，=

17、1，74ls148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進行搶答。同時， 門g1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 cp信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)功能的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74ls121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。2.6七段顯示譯碼器與數(shù)碼管七段顯示譯碼器與數(shù)碼管如下圖2-8所示。7段顯示譯碼74ls48將鎖存器74ls279的信號譯碼，輸出給數(shù)碼管。當后臺工作人員將s置于gnd，=0，使燈測試輸入端（圖中3號）=1，這時測試數(shù)碼管工作情況；當后臺工作人員將s置于vcc，=1，使燈測試輸入端（圖中3號）=1，這時正常譯碼。（74ls48為4線七段譯碼器/驅(qū)動器，表2-3為其真值表，圖2-9為邏輯圖）圖2

18、-8 7段顯示譯碼器與數(shù)碼管 輸入輸出dcbaabcdefg01100001111111011x00011011000021x00101110110131x00111111100141x01001011001151x01011101101161x01101001111171x01111111000081x10001111111191x100111110000101x101010001101111x101110011001121x110010100011131x110111001011141x111010001111151x111110000000bixxxxxx00000000rbi100000000000000xxxxx11111111表2-3 74ls48真值表 圖2-9 74ls48邏輯圖結(jié)論我覺得可以采