八位搶答器的設(shè)計(jì)與制作

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)學(xué) 號(hào)： 32課 程 設(shè) 計(jì)題 目智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)電氣1303班姓 名王芳指導(dǎo)教師王宏年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 王芳 專業(yè)班級(jí)： 電氣1303班 指導(dǎo)教師： 王宏 工作單位： 武漢理工大學(xué) 題 目：智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作 初始條件： （1）可同時(shí)供名選手搶答輸入，每人一個(gè)開關(guān)；（2）穩(wěn)定顯示與輸入開關(guān)編號(hào)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字0-7；（3）主持人一個(gè)開關(guān)以控制開始或顯示清0（4）當(dāng)有人搶答時(shí)，其對(duì)應(yīng)編號(hào)立即顯示并鎖存，且其他選手被禁止選作: 設(shè)計(jì)具有定時(shí)搶答功能的電路，由主持人預(yù)先設(shè)定時(shí)間要求完成的主要任

2、務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1） 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（2） 方案比較及認(rèn)證（3） 系統(tǒng)框圖，原理說明（4） 硬件原理，完整電路圖，采用器件的功能說明（5） 調(diào)試記錄及結(jié)果分析（6） 對(duì)成果的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方法（7） 總結(jié)（收獲及體會(huì)）（8） 參考資料（9） 附錄：器件表，芯片資料時(shí)間安排：6月27日7月30日：明確課題，收集資料，方案確定7月30日7月2日：整體設(shè)計(jì)，硬件電路調(diào)試7月2日7月4日；報(bào)告撰寫，交設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯指導(dǎo)教師簽名： 2015年 月 日 目錄 摘要1Abstract11.設(shè)計(jì)任務(wù)與要求22.方案比較及認(rèn)證23.系統(tǒng)框圖，原理說明3

3、3.1數(shù)字搶答器總體方框圖3 3.2單元電路設(shè)計(jì)現(xiàn)代3 3.2.1搶答器電路設(shè)計(jì)3 3.2.2定時(shí)電路設(shè)計(jì)3 3.2.3報(bào)警電路設(shè)計(jì)44.硬件原理，完整電路圖，采用器件的功能說明5 4.1硬件原理及采用的器件功能說明6 4.2完整電路圖75.調(diào)試記錄及結(jié)果分析76.對(duì)成果的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方法87.總結(jié)（收獲及體會(huì)）88.參考資料89.附錄：器件表，芯片資料9 摘要 八位搶答器是一個(gè)可供八個(gè)參賽組進(jìn)行智力競(jìng)賽的電氣裝置，該裝置由主體電路與擴(kuò)展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽組的輸入信號(hào)在顯示器上輸出；用控制電路的主持人開關(guān)啟動(dòng)報(bào)警電路，以上兩部分組成主體電路、通過定時(shí)電路和譯碼電路將秒

4、脈沖產(chǎn)生的信號(hào)在顯示器上輸出實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，構(gòu)成擴(kuò)展電路。本文詳細(xì)介紹了搶答器的設(shè)計(jì)方案、功能、及在設(shè)計(jì)過程中所做的改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：搶答 定時(shí) 報(bào)警 時(shí)序 八位Abstract eight-way digital answering device circuit design ideas and features. It is a available for eight teams to quiz electric device, the device is composed

5、of main body and extension circuit. Priority coding circuit, latch, decoder circuit will be competing teams of the input signal on the display output; Host in control circuit switch start alarm circuit, the above two parts the main circuit, through the timing circuit and decoding circuit will be sec

6、ond pulse signal output on the display function of timing circuit constitute extension. This paper introduces the design scheme of the buzzer, functions, and improvements in the design process.   Key words: answering racer, timing, alarming,counting, 8-wire智能搶答器的設(shè)計(jì)與制作1.

7、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1、搶答器同時(shí)供8名選手比賽，分別用8個(gè)按鈕表示。2、設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除G和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。 3、搶答器具有第一搶答信號(hào)鑒別與鎖存功能，搶答成功后，顯示組別、發(fā)出聲響。 4、搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定(如30秒)。5、參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示0。2.設(shè)計(jì)方案比較及認(rèn)證  制作搶答器可以用單片機(jī)來完成，它制作簡(jiǎn)單而且功能完

8、善，所用原件少整體清晰；也可以用PLC來實(shí)現(xiàn)，它的制作也是比較簡(jiǎn)單；最后也可以用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡(jiǎn)單，集成塊的價(jià)格也比較便宜且很容易購(gòu)買，與我們學(xué)院的聯(lián)系緊密，能將我們所學(xué)知識(shí)用于實(shí)際，對(duì)鞏固所學(xué)知識(shí)有重要意義，用了一些成型電路，如NE555標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖電路等，使總體方案易于實(shí)現(xiàn)。3.系統(tǒng)框圖與原理比較3.1數(shù)字搶答器總體方框圖 如圖所示為總體方框圖。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?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間

9、。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3-1 系統(tǒng)整體框圖3.2單元電路設(shè)計(jì)3.3.1搶答器電路設(shè)計(jì) 選用優(yōu)先編碼器74LS148和鎖存器74LS297。接通電源后，開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器燈滅，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間：定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出音響提示。搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示，揚(yáng)聲器提示。搶答結(jié)束后，這個(gè)電路可以分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；而且可以禁止其他選手按鍵，其工作無效。將2Q2接EI端，可以優(yōu)先鎖存數(shù)據(jù)。 保證了搶答者的優(yōu)先性。圖3-2 搶答器電路設(shè)計(jì)3.3.2定時(shí)

10、電路的設(shè)計(jì) 如圖所示，定時(shí)電路是十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路,組成是CD4511譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管。74LS192的預(yù)置數(shù)控制端可以幫助預(yù)置數(shù)，由主持人設(shè)計(jì)答題時(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。當(dāng)有人搶答時(shí)，顯示顯示出來倒計(jì)時(shí)時(shí)間并且停止計(jì)數(shù)；如果沒有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，2BO輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警。 圖3-3 定時(shí)電路設(shè)計(jì)圖 可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路原理：十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路,CD4511譯碼電路和2個(gè)7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖所示。兩塊74LS192實(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù),74

11、192的預(yù)置數(shù)控制端實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)，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(shí)間，通過預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供。按鍵擲向接地端進(jìn)行預(yù)置數(shù)，擲向另一端開始減計(jì)數(shù)，并將時(shí)間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管上，當(dāng)有人搶答時(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。3.3.3報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率0f1.43（R32R2）C，其輸出信號(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。4端為控制信號(hào)，當(dāng)4端為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，4端為低電平時(shí)，多諧振蕩器停止工作，要達(dá)到達(dá)到報(bào)警的目的，仿真中用了與非門控制蜂鳴器。 圖3-4 報(bào)警電路的

12、設(shè)計(jì)4.硬件原理，完整電路圖，采用器件的功能說明4.1硬件原理及采用的器件功能說明 74LS148為8線3線優(yōu)先編碼器，以下為其功能表 表4-1 74LS148的功能表由以上的的功能表，74ls148輸入端優(yōu)先級(jí)別的次序依次為I7，I6，I0 。當(dāng)某一輸入端有低電平輸入，且比它優(yōu)先級(jí)別高的輸入端沒有低電平輸入時(shí)，輸出端才輸出相應(yīng)該輸入端的代碼。圖4-2 74LS279管腳圖 圖4-3 74LS148N管腳圖 74LS279在接法上有點(diǎn)不同，其中上圖所示的1S1,及1S2要連接到一起，和1R1一起組成SR觸發(fā)器，輸出為1Q1，這里千萬不能把1S1誤認(rèn)為和1R1是一組的。 圖4-4 74

13、LS192管腳圖74LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出，BO為借位輸出。 74LS192具有雙時(shí)鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能。 表4-5 74LS192的功能真值表4.2完整電路圖 圖4-6 整體電路圖5.調(diào)試記錄及結(jié)果分析 組裝調(diào)試搶答器電路，設(shè)計(jì)可預(yù)置時(shí)間的定時(shí)電路，并進(jìn)行組裝和調(diào)試。當(dāng)輸人1Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)時(shí)，要求電路能進(jìn)行減計(jì)時(shí)，當(dāng)減計(jì)時(shí)到零時(shí)，能輸出低電平有效的定時(shí)時(shí)間到信號(hào)。組裝調(diào)試報(bào)警電路。 在主

14、持人將開關(guān)打到開始之后，可以看到數(shù)碼管沒顯示。此時(shí)開始工作，各位選手可以搶答。各位選手的編號(hào)分別是從0-7.，當(dāng)主持人獎(jiǎng)開關(guān)擲向開始端，開始搶答。當(dāng)選手?jǐn)S開關(guān)5時(shí)，數(shù)碼管上顯示4,同時(shí)二極管發(fā)光?？梢钥催x手選中其他開關(guān)時(shí)，顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。6.對(duì)成果的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方法本次課設(shè)中，我選擇了用數(shù)字電路完成作品，其中大量涉及到數(shù)電課所接觸到的學(xué)習(xí)內(nèi)容，與課本精密結(jié)合。例如用到74LS148編碼器，使我們掌握編碼器的工作原理，74LS279運(yùn)用到觸發(fā)器的知識(shí)，CD4511和共陰數(shù)碼管運(yùn)用到顯示譯碼器的知識(shí)，74LS192使用使我們學(xué)會(huì)了構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法，于此同時(shí)還用到555定時(shí)器。在仿真過程中由于電路結(jié)構(gòu)

15、比較復(fù)雜，而且，之前沒有接觸到這個(gè)軟件，開始還覺得很擔(dān)心，剛開始把整個(gè)電路仿真出來后無法出現(xiàn)結(jié)果，只好對(duì)電路分模塊仿真，逐漸發(fā)現(xiàn)其中的問題，之后慢慢耐心學(xué)習(xí)，一遍遍重復(fù)試驗(yàn)，最后才仿真出最終結(jié)果。改進(jìn)的話，這個(gè)試驗(yàn)原理圖還是有一點(diǎn)復(fù)雜，我們還可以運(yùn)用其他方法使整個(gè)電路更加簡(jiǎn)單明了。 7.總結(jié)（收獲及體會(huì)） 本次實(shí)物制作是自己一步步接出來，在接線的過程有時(shí)會(huì)出現(xiàn)接錯(cuò)引腳的情況，不過經(jīng)過多次檢查，改正接線過程的錯(cuò)誤，經(jīng)過兩天的時(shí)間，基本完成搶答器的實(shí)物制作。充分運(yùn)用到了自己所學(xué)的知識(shí)。當(dāng)查找到大致模塊時(shí)，就自己動(dòng)手一部分一部分的繪出搶答器實(shí)現(xiàn)需要的電路，例如在運(yùn)用到各種芯片，我會(huì)先去了解芯片的功能

16、表，引腳圖，然后對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，進(jìn)行相應(yīng)的控制。 在此過程中自己的接線技術(shù)有一定程度的提高，同時(shí)加深了自己對(duì)電路的理解，另一方面也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，我覺得從中收獲很多。剛開始接觸這個(gè)軟件時(shí)，無從著手。只能是按照老師給定的步驟一點(diǎn)一點(diǎn)讓下進(jìn)行。結(jié)果可想而知，不盡如人意，出現(xiàn)很多問題。和同學(xué)間相互討論，解決遇到的問題。在連接電路時(shí)候遇到的問題是最多的，很多問題，比如芯片壞了，面包板也有問題，最后經(jīng)過不斷的摸索和嘗試，完成了實(shí)驗(yàn)。8.參考文獻(xiàn) 1.伍時(shí)和 主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，清華大學(xué)出版社，伍時(shí)和主編 2.董玉冰 主編Multism9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用，清華大學(xué)出版社 3.謝自美 主編電子線路設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)，測(cè)試，華中科技大學(xué)出版社  4.李海  主編74系列芯片手冊(cè)，重慶大學(xué)出版社 5.