智能抢答器(课程设计).docx

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1、学号：4,耍岑俄数字电子技术基础课程设计报告题目：智能抢答器课程设计专业：11电气工程及其自动化班级：班姓名:匡健指导教师：王开全成绩：i电气工程学院2013年11月15日课程设计任务书学生班级：U电气工程及其自动化学生姓名：学号：设计名称：智能抢答器课程设计起止日期：2013/11/11-2013/11/15指导教师：王开全一、设计内容：1设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器，每组设一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。2 .抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一组参赛者触动按钮时，该组指示灯亮。此后，其他组别触动按钮无效。3 .设计

2、一个用数码管显示18组中最先抢答组别的电路。4 .抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。5 .设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。6 .设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。7 .功能扩展（自选）二、设计要求：1 .思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；2 .单元电路设计，给出具体设计思路和电路；3 .写出设计报告；摘要随着现代娱乐节目及其它游戏环节的需要，也为了更加完善节目的紧张气氛和观众的互动，所以就出现了多路智力抢答器，本抢答器的基本

3、功能：它可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是IO17,各用一个抢答按钮,按钮的编号分别与选手的编号相对应，分别是S0-S7o关键字：741S148RS触发器741S192555定时器目录1 .设计任务目的及要求11.1 设计目的11.2 设计要求12 .工作原理及设计方案12.1 原理框图22.2 2设计方案22.3 总电路图43 .单元电路设计53.1 抢答器电路功能介绍53.1.1 抢答器电路53.2 定时时间电路功能介绍63.3 2.1定时电路63.4 控制电路和报警电路63.5 计分电路74 .把人抢答器仿真85 .安装、调试及故障分析96 .总结与体会107 .附录

4、118 .参考文献111设计任务目的及要求1.1 设计目的通过课程设计，对数字逻辑的基本内容有进一步的了解，特别是时序逻辑电路的设计。能把上学期学到的数字逻辑理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。而且在进行电路设计的时候遇到问题，通过独立的思考有利于提高解决问题的能力。在经过课程设计后，更明白数字逻辑电路设计的一般方法，以及在遇到困难怎么排除问题。1.2 设计要求我选择的课程任务是设计一个8位数字抢答器。设计要求包括：1 .设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器，每组设一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应。2 .抢答器具有

5、第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一组参赛者触动按钮时，该组指示灯亮。此后，其他组别触动按钮无效。3 .设计一个用数码管显示18组中最先抢答组别的电路。4 .抢答器具有定时30S抢答的功能,当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。5 .设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。6 .设置记分显示电路，每组预置IOO分，答对1次加10分，答错1次减10分。2工作原理及设计方案抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人

6、提出的问题要在最短的时间内做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的号码，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动“开始“键后，定时器进行减计时。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示OOo因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路至少应包括输入开关

7、、数字显示、判别组控制以及组号锁存等部分。2 .1原理框图图一原理框图3 .2设计方案整体的电路可以分为两部分，一个是抢答电路，第二部分是定时，报警电路。1 .抢答的部分：抢答器供8名选手比赛，分别用8个按钮SOS7表示。通过管脚分配把按钮分配到实验版上的拨动开SWO到SW7关，让每个选手拨动开关后产生相应的信号。不同的选手拨动按钮发出信号通过741S148编码器进行编码，编码后输出信号进行下一步的译码和锁存。设置一个系统清除和抢答控制开关S,开关由主持人控制。通过管脚分配把开关S分配到相应一个拨动开关SW16o该开关联系到一个相应的线路，这个线路通过与非门连接其他信号，从而达到清零的功能。抢

8、答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。741S279具有锁存功能，可以在一个选手按下按钮后进行锁存，其他的选手不能在在有选手抢答后再进行抢答。锁存相应的编号时，由于编码器编的是从0到7,如果0号选手抢答，与清零的时候可能造成混淆，所以要加上加法器，对编码器的0到7都加上I0加法器是使用用741S192,加1后在就可以在数码显示管上显示1到8的号码。2 .定时抢答功能，和报警部分：一次抢答的时间由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。741S192具有减法功能，通过使用741S192可以对设定

9、的时间进行自减。741S192进行工作的时候需要给定秒脉冲。同时741S192结合741S47可以对所设定的抢答时间和选手抢答的时间显示出来。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。选手进行抢答，通过编码器，锁存器，加法器，译码器，显示出来。当某个选手抢答有效，通过741S148编码器的GSN端口连接到控制清零端的与非门就可以进行禁止其他选手的抢答，同时把该选手的号码显示在数码管上，同时通过741S148编码器的GSN端口可以停止741S192的脉冲，从而让脉冲停止，达到显示抢答时间的效果。若定时时间已到，无人

10、抢答，本次抢答无效，系统通过一个指示灯报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。当时间到的时候，减法器741S192的十位的1DN端口发出一个高电平，在这个端口上连接上一个显示灯，作为报警用。同时减法器741S192的十位的BON端口会发出一个低电平,可以连接到脉冲上,让脉冲停止输到加法器上，那么数码管显示的是00。2.3总电路图图二智能抢答器整机电路图3单元电路设计3.1抢答器电路功能介绍设计电路见图3.1.2所示。电路选用优先编码器741S148和锁存器741S279来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字

11、数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除端时，RS触发器的R、S端均为0,4个触发器输出置0,使741S148的优先编码工作标志端（图中5号端）=0,使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5）,741S148的输出经RS锁存后，CTR=I,RBO（图中4端）=1,七段显示电路741S48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR=1,使741S148优先编码工作标志端（图中5号端）=1,处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，741S148的此时由于仍为C

12、TR=1,使优先编码工作标志端为1,所以741S148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后才可能进行。3.11抢答器电路图三抢答器电路图3.2定时时间电路功能介绍原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器741S192减法计数电路、741S48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3.2.2所示。两块741S192实现减法计数，通过译码电路741S48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一

13、次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY,7-SEG上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。3.2.1定时电路图四定时电路图3.3控制电路和报警电路由555芯片构成多谐振荡电路,555的输出信号再经三极管放大，从而推动扬声器发声控制电路包括时序和报警两个电路，如图所示。控制电路需具有以下几个功能主持人闭合开关扬声器发声，多路抢答器电路和计时电路进入正常状态；参赛者按键时

14、，扬声器发声，抢答电路和计时电路停止工作；抢答时间到，无人抢答，扬声器发声，抢答电路和计时电路停止工作由功能表可以看出，要使电路实现倒计时（减法）功能，应使CR=O,PE非=1,CP=1,CP-=CPo可用CR端接电平开关来控制计时器的工作与否。声响显示电路需要在两种情况下做出反应：一种是当有参赛者按下抢答开关时，相应电路的发光二极管亮，同时推动输出级的蜂鸣器发出声响；第二种情况是当裁判员给出“请回答”指令后，计时器开始倒计时，若回答问题时间到达限定的时间，蜂鸣器发出声响。声响电路由两部分组成：一是由门电路组成的控制电路，二是三极管驱动电路。门控电路主要由或门组成，它的两个输入，一个来自抢答电

15、路各触发器输出Q非的与非，他说明只要有一Q非为低电平，就使该与非门输出为高电平通过或门电路驱动蜂鸣发生器；另一个来自计时系统高位计数器的借位信号QB,它说明计时电路在30秒向29秒，28秒，2秒，1秒，0秒倒计时再向30秒转化时向高位借位时给出一个负脉冲经反相器得到一个高电平。这个高电平信号也能使蜂鸣器发声。3.4计分电路八路智力抢答器计数模块由741S192（计数/锁存/译码/驱动）、四段1ED数码及YQCFURTTqjKPj而南同畸同Irii1向南15109poQOP1Q1P2Q2P3Q3土IIr1IninnmrjP1XQoBDCPjGjOiD5411,CPuTCuCPdTCdPbMR控制逻辑组成。输入输出MRP3P2PiPoQ3Q2QiQo1XXXXXXX0000OOXXdCbadCbaO11XXX加计数O1