搶答器電子課程設計

1、目錄綜述11方案設計與分析21.1方案選擇21.2芯片組成22電路設計框圖及功能描述23單元電路設計33.1按鍵識別電路33.2顯示電路43.3聲音提示電路43.4脈沖發(fā)生電路54整體電路及仿真64.1電路原理64.2電路仿真74.2.1一號選手搶答74.2.2主持人復位84.2.3二號選手搶答94.2.4三號選手搶答94.2.5互鎖功能10心得體會11參考文獻12合肥工業(yè)大學電子技術課程設計綜述智力競賽是一種生動活潑的教育方式，而搶答就是智力競賽中非常常見的一種答題方式。搶答能引起參賽者觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學知識和生活常識。但是，在這類比賽中于誰先誰后搶

2、答，若是僅憑主持人的主觀判斷，就很容易出現(xiàn)錯誤，所以我們就需要一種具備自動鎖存，置位，清零等功能智能搶答器來解決這些問題。在本次設計中，將主要實現(xiàn)以下功能：（1）主持人可以控制系統(tǒng)的清零與搶答開始；（2）搶答器應具有互鎖功能，某組搶答后能自動封鎖其他各組進行搶答（3）搶答器要有顯示的功能，搶答一組的燈亮，并且揚聲器發(fā)聲，同時驅(qū)動數(shù)碼管顯示該組代號。1方案設計與分析1.1方案選擇方案一；繼電器搶答器。繼電器實現(xiàn)四人搶答設計，其電路要求相關方面知識過于簡單，方案簡而易行，但方案電路中存在許多不足，而且成本相對過高。方案二：模電搶答器。模電實現(xiàn)四人搶答設計成本過高，控制精度不高，電路操作上存在弊端。

3、方案三：TTL搶答器。TTL數(shù)字電路實現(xiàn)四人搶答器設計針對性強、可靠性高，經(jīng)濟成本合理。本設計采取方案三。1.2芯片組成74LS175為搶答的控制電路部分74LS148編碼器74LS48驅(qū)動數(shù)碼NE555做脈沖發(fā)生部分2電路設計框圖及功能描述根據(jù)任務要求，四人搶答器的邏輯框圖如圖2-1所示：搶答按鈕優(yōu)先編碼電路譯碼電路譯碼顯示揚聲器電路脈沖 發(fā)生 電 路主持人控制開關控制電路圖2-1邏輯框圖3單元電路設計3.1按鍵識別電路電路如圖3-1所示，該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖定74LS175的功能真值表即優(yōu)先搶答者的編號；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效。圖3-1按鍵識別電路

4、其工作原理為：當主持人控制開關處于“清除”時，D觸發(fā)器的清零端為低電平，使D觸發(fā)器被強制清零，輸入的搶答信號無效。當主持人將開關撥到“開始”時，D觸發(fā)器Q非端前一狀態(tài)為高電平，四個Q非端與在一起為高電平，再和脈沖信號與在一起給D觸發(fā)器的脈沖端，當沒人搶答時，搶答信號為低電平，Q非端均為高電平，與門U2輸出高電平在和脈沖信號與在一起給D觸發(fā)器脈沖端，當一有人搶答時，搶答信號為高電平，由于脈沖頻率很高，瞬間就會有一個上升沿，使D觸發(fā)器觸發(fā)，Q非端輸出低電平，經(jīng)過與門后，將低電平給脈沖端，從而使得其他選手按鍵的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準確性。當選手回答完畢，主持人控制

5、開關S是搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。 3.2顯示電路電路如圖3-2 (四個輸入端連接Q非端)所示，用二極管的亮滅代表對應的選手是否搶答，同時驅(qū)動數(shù)碼管顯示該選手編號圖3-2顯示電路其工作原理為：當沒有人搶答時，Q非端輸出高電平，二極管不會發(fā)光，優(yōu)先編碼器無有效電平輸入，輸出的高電平經(jīng)非門輸入到譯碼器中，數(shù)碼管顯示0。當有人搶答時，對應的的Q非端輸出低電平，二極管發(fā)光，優(yōu)先編碼器有有效電平輸入，最后在數(shù)碼管上會顯示對應選手的編號。3.3聲音提示電路電路如圖3-3（輸入端連接Q非端）所示：其功能就是聲音提示，當有人按下?lián)尨疰I時揚聲器就會發(fā)出聲響。圖3-3揚聲器電路其工作原理為：當沒有人搶答時

6、，高電平輸入與非門，揚聲器不會響，只要有人搶答，就會有低電平輸入與非門，與非門便會輸出高電平使揚聲器發(fā)出聲響。3.4脈沖發(fā)生電路電路如圖3-4所示，主要功能就是產(chǎn)生脈沖信號。其工作原理為：接通電源后，VCC經(jīng)R1 R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時C<VCC3，所以555內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，即RD=1，SD=0，基本RS觸發(fā)器置1，輸出端Q為高電平。此時Q=O，使內(nèi)部放電管截止。當C上升到大于VCC3時，RD=1，SD=1，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，即輸出端Q仍為高電平，當VC上升到略大于2VCC3時，Rn=0，SD=1，基本RS觸發(fā)器置0，輸出端

7、Q為低電平。這時Q=1，使內(nèi)部放電管飽合導通。于是電容C經(jīng)R2和內(nèi)部放電管放電，c按指數(shù)規(guī)律減小。當C下降略小于VCC3時，內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。這時，Q=0，內(nèi)部放電管截止。于是C結(jié)束放電并重新開始充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖。 圖3-4脈沖發(fā)生電路4整體電路及仿真4.1電路原理整體電路如圖4-1所示 其工作原理為：當主持人的復位端處于高電平即無效電平時搶答開始，四位選手只要有一位按下?lián)尨鸢存I，其他選手的搶答信號將不被接收，74LS175中搶答選手對應的Q非端將輸出低電平，所以經(jīng)過與非門揚聲器會收到高電平信號發(fā)出聲響，同時

8、4個Q非輸出端信號進入編碼器中的1到4引腳，因為編碼器輸出低電平有效，所以編碼后經(jīng)過非門進入譯碼器驅(qū)動數(shù)碼管顯示對應選手編號。圖4-1整體電路圖4.2電路仿真4.2.1一號選手搶答 當一號選手按下?lián)尨痖_關SW1時，仿真結(jié)果如圖4-2-1所示 只有該選手對應的發(fā)光二極管D1亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字1，同時揚聲器發(fā)出聲音。圖4-2-1一號選手搶答仿真圖4.2.2主持人復位 當主持人按下復位開關，仿真結(jié)果如圖4-2-2所示 圖4-2-2主持人復位仿真圖 主持人按下復位開關后，揚聲器停止發(fā)聲，發(fā)光二極管D1瞬間熄滅，同時數(shù)碼管顯示數(shù)字0代表無人搶答。4.2.3二號選手搶答 當一號選手按下?lián)尨痖_關SW2時

9、，仿真結(jié)果如圖4-2-3所示 只有該選手對應的發(fā)光二極管D2亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字2，同時揚聲器發(fā)出聲音。圖4-2-3二號選手搶答仿真圖4.2.4三號選手搶答 當一號選手按下?lián)尨痖_關SW3時，仿真結(jié)果如圖4-2-4所示 只有該選手對應的發(fā)光二極管D3亮，并且數(shù)碼管顯示數(shù)字3，同時揚聲器發(fā)出聲音。圖4-2-4三號選手搶答仿真圖4.2.5互鎖功能 當四號選手搶答后，其他選手搶答均無效，仿真結(jié)果如圖4-2-5所示圖4-2-5互鎖功能仿真圖心得體會課程設計終于完成，在這個過程中我遇到了很多困難，知識的缺乏，對畫圖和仿真軟件的不熟悉等等，這其中得到了老師的很多幫助，同時也給我提供了一些材料。這個課題用到

10、了數(shù)字電路方面的知識，通過這次課程設計，使我對TTL等系列元器件以及其他集成電路有了一定的了解，平時課上的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以通過這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識 。剛拿到課程設計的題目，起初不知該從何下手，經(jīng)過老師指導設計和對材料的講解，再到圖書館和網(wǎng)上查找大量資料，才慢慢了解課程設計。在資料和電腦前思考的過程是苦澀的，在圖書館中查找資料的過程是也是艱辛的，但當課程設計完成時，那感覺是舒服的，才真正理解到?jīng)]有付出就不會有回報的真正含義，一份耕耘一份收獲，有付出才會有回報，這個過程中我也學會了怎樣去

11、更有效地學習，怎樣和他人共同完成任務，知道了團隊精神的重要性，學會了怎樣快速高效的搜集自己所需的資料。其次，通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。而且，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我學習生涯上一個非常美好的回憶！只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。以后我會主動參加一些實踐活動，進一步增強自己的動手能力。這次課程設計獲益匪淺，也得到了老師和同學的幫助，對大家表示感謝。參考文獻 1 閻石.數(shù)字電