六路智能搶答器設(shè)計

1、 2009級模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計報告書課題名稱 智能搶答器的設(shè)計 智能搶答器的設(shè)計 摘要搶答器作為一種工具，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)關(guān)學(xué)校、電視臺等單位，是開展智力競賽活動必不可少的設(shè)備，通過搶答者的按鍵、數(shù)碼顯示等能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出優(yōu)先搶答者，本設(shè)計采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，以六路智能搶答器為基本概念，從實際應(yīng)用出發(fā)，利用電子設(shè)計自動化技術(shù)，用數(shù)字、模擬電子器件設(shè)計具有擴(kuò)充功能的搶答器。該搶答器的設(shè)計利用Multisimll完成了原理圖設(shè)計和電路仿真，具有數(shù)字顯示、編碼譯碼功能，應(yīng)用效果良好。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

2、出；用主持人開關(guān)啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。關(guān)鍵詞：搶答器 優(yōu)先編碼電路、鎖存器1、 設(shè)計目的通過六路數(shù)字搶答器的設(shè)計實驗，要求學(xué)生回顧所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)實驗，掌握組合電路、時序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計方法，熟悉掌握優(yōu)先編碼器、鎖存器、觸發(fā)器、計數(shù)器，譯碼/驅(qū)動電路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時序電路的設(shè)計方法。達(dá)到數(shù)字實驗課程大綱所要求掌握的基本內(nèi)容。2、 設(shè)計要求1、該搶答器最多可供6名選手參賽，編號為16號，各隊分別用一個按鈕（分別為S1S6）控制，并設(shè)置一個系統(tǒng)清零和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。2、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存數(shù)據(jù)用LED

3、數(shù)碼管顯示出來，同時蜂鳴器發(fā)出間歇式聲響（持續(xù)時間為1秒），主持人清零后，聲音提示停止。3、搶答先后的分辨率為5ms。4、關(guān)S作為清零及搶答控制開關(guān)（由主持人控制），當(dāng)開關(guān)S被按下時搶答電路清零，松開后則允許搶答，輸入搶答信號由搶答按鈕開關(guān)S1S6實現(xiàn)。5、有搶答信號輸入（開關(guān)S1S6中的任意一個開關(guān)被按下）時，并顯示出相對應(yīng)的組別號碼。此時再按其他任何一個搶答器開關(guān)均無效，指示燈依舊“保持”第一個開關(guān)按下時所對應(yīng)的狀態(tài)不變。3、 設(shè)計方案及原理框圖如圖1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈；主持人將開關(guān)置;開始狀態(tài)，宣布開始

4、搶答器工作。揚聲器給出聲響提示。選手開始搶答，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，禁止二次搶答。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)。四、單元電路設(shè)計及主要元器件參數(shù)計算電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器來完成。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，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。1、當(dāng)主持人開關(guān)置“清除”端，由74LS148功能表如圖： 輸入輸出1xxxxxxxx11111011111111111010xxxxxxx0000100xx

5、xxxx01001100xxxxx011010100xxxx0111011100xxx01111100100xx011111101100x01111111101000111111111110選擇一次為編號16選手的按鈕，為選通輸入端，只有在=0的條件下，編碼器才能正常工作。設(shè)計雙向開關(guān)，在“清除”端74LS148不工作，即無論選手們怎么按鍵都不起作用，在“開始”端，=0使74LS148工作，這時=0，但為了禁止其他選手按鍵起作用，通過邏輯電路，使為輸入，輸出為高電平，反饋給“”端，這樣就使74LS148芯片停止工作，但鎖存器存儲的數(shù)據(jù)還可以繼續(xù)工作。當(dāng)主持人置“開始”端，控制電路同上繼續(xù)工作。

6、如圖為輸入控制電路：2、對于鎖存器，采用D觸發(fā)器和RS觸發(fā)器，這樣就保證了在74LS148停止工作時其輸出還是有效狀態(tài)，再進(jìn)行下一步譯碼過程。D觸發(fā)器的功能表如下：D0000101011113、BCD-七段顯示碼（7448芯片）：由其功能表，這里只有6路，所以在7448的輸入端只有三端（3位），令=0. 為燈測試輸入，只要令=0，便可使被驅(qū)動數(shù)碼管的七段同時點亮，以檢查該數(shù)碼管各段能否正常發(fā)光，在工作是應(yīng)置為高電平。滅零輸入信號的目的是為了把不希望顯示的零熄滅，在工作中也置高電平. 為滅燈控制信號，在第1步驟中，當(dāng)“清除”狀態(tài)時， 這個管腳為高電平，通過RS觸發(fā)器輸出為低電平，即為低電平，無論

7、的狀態(tài)是什么，定可將被驅(qū)動數(shù)碼管的各段同時熄滅，當(dāng)處于“開始”狀態(tài)，通過譯碼功能，將各編碼輸出，從而與相對應(yīng)的幾號選手對應(yīng)。顯示電路的電路圖如下： 7448其功能部分表如下（=0）數(shù)字輸出字形000001000120010300114010050101601104、整體電路設(shè)計：由各芯片及功能表分析可知，對每位選手的選號有以下關(guān)系：選手對應(yīng) 管腳字形6號0011105號0101014號0111003號1000112號1010101號110001得卡諾圖： = = = 五、電路圖仿真圖如下： 圖中電阻都是10千歐調(diào)試及故障分析把上面所設(shè)計的單元電路連接起來可得到整機(jī)電路。在調(diào)試的過程中可能會遇到

8、由于邏輯門傳輸延時的存在而帶來的競爭冒險問題，顯示器上不顯示數(shù)字等問題，在在測試的過程中一定要注意，高低電平的測試電壓數(shù)值要針對不同而選取不同的數(shù)值。進(jìn)行整體電路調(diào)試，觀察搶答器工作情況。7、 設(shè)計總結(jié)：這次課程設(shè)計充分的把我所學(xué)的知識用到實踐中，并且使我初步掌握了電路設(shè)計的基本方法。我們要先設(shè)計總體框架，然后把框架進(jìn)行分解、分析。我們只有把每個小模塊都設(shè)計好了才能設(shè)計成大電路。在搭接電路時更應(yīng)該如此，我們搭完每個小模塊時就要開始對它進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功以后再把模塊一個一個連接起來并且每接入一個模塊就要進(jìn)行調(diào)試。所以調(diào)試是一個很艱難的階段，我們必須做到細(xì)心、耐心、恒心；否則電路很難會成功。八、參考文獻(xiàn)：1單片微型計算機(jī)原理與接口技術(shù).科學(xué)出版社 高峰 20072數(shù)