电子线路CAD课程设计报告数字智力竞赛抢答器

电子线路CAD课程设计报告设计课题：数字智力竞赛抢答器专业班级： 电子信息工程0501 学生姓名： 指导老师： 设计时间：2007-9-102007-9-14 题目：数字智力竞赛抢答器摘要：该实验为八组参赛的数字式竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮，抢答电路能准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存，同时扬声器给出音响提示，其他组的抢答信号无效，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。该电路具有记分、记时功能，当主持人启动“开始”键后定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示还具有犯规报警电路，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统惊醒短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。关键词：优先编码器74LS148，555定时器，时序控制电路数字智力竞赛抢答器1 设计任务与要求(1)设计制作可供八组参赛的数字式竞赛抢答器；(2)每组设置一个抢答按钮；(3)第一抢答信号具有鉴别和锁存功能；(4)具有记分、记时功能；(5)具有犯规报警电路。2 方案设计与论证1. 设计思路（1）抢答电路能准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存，实现这一功能用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279完成。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。在得到第一信号后立即将电路的输入封锁，即其他组的抢答信号无效。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。（2）抢答器有定时抢答功能，当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响。（3）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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统惊醒短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。2. 原理框图抢答器的原理框图见图1所示。3 单元电路设计与参数计算1. 抢答电路抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按键操作无效。选有优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路图如图2所示。锁存器抢答按钮优先编码电路译码电路显示电路主持人控制开关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路图1 原理框图图2 抢答电路其工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的=0，显示器灭灯；74LS148的宣统输入端EI=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时,优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于工作状态，输入端等待输入信号，当有选手将键按下时（如按下按钮4），74LS148的输出CBA=011，GS=0，经RS锁存器后，1Q=1，=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=100，经74LS48译码后，显示器显示出“4”。此外，1Q=1，使74LS148的EI端为高电平，74LS148处于禁止状态，封锁了其他按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的GS为高电平，但由于1Q的输出仍维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其他按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及强大电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。关于8线-3线优先编码其74LS148功能真值表图3。输入输出EI C B AGS EO1000000000 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 11 1 11 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1图3 优先编码器74LS148功能真值表2. 定时电路30s定时电路采用图4所示电路，图中当主持人将开关拨到“清除”位置时，一方面为74LS279清零，另一方面为30s计数器送入置数信号，计数器完成置数。当开关拨到开始位置时，计数器开始递减计数，当计数器为0时（N=00000000），高位计数器（N5）的TCD端输出0封锁秒脉冲，计数器停止计数。其中555电路产生1的秒脉冲信号。图4 定时电路3. 报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图5所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。图5 报警电路4. 时序控制电路时序控制电路时抢答其设计的关键，它要完成以下三项功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。图6 时序控制电路（1）抢答与定时控制电路 （2）报警控制电路根据上面的功能要求以及图2设计的时序控制电路如图6所示。图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输入使能端。图7的工作原理是：主持人开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自于图2中74LS279的输出1Q=0，经G3反相，A=1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为1，门G的输出=0，使74LS1484，处于正常工作状态，从而实现功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q=1，经G经反相，A=0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G门的输出=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能的要求。当定时时间到使，则“定时到信号”为0，=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G门处于关闭状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。4 总电路图设计与元件清单4.1 总原理图图7 总原理图4.2 元件清单电阻R110K/15VR1010K/15VR191K/15VR210K/15VR1110K/15VR201K/15VR310K/15VR1210K/15VR214.7K/15VR410K/15VR1310K/15VR225.1K/15VR510K/15VR1410K/15VR23510/15VR610K/15VR1510K/15VR24510/15VR710K/15VR1610K/15VR25100K/15VR810K/15VR1715K/15VR910K/15VR1868K/15V电容C110C3100C510C20.1C40.1其他元件：74LS148，74LS279，74LS48（3个），显示器 74LS192，555（2个），与非门（2个），或非门（2个），74LS121。5 结论与心得通过这次做设计把我们在课堂上的理论知识都应用于实践，不仅让我们对课本上的知识有进一步的了解，还培养了我们的动手能力。在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，和最后的实验答辩，培养了我们独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。通过本次设计，我了解了74LS148 和RS锁存器74LS279的功能，了解了555多谐振荡器的功能，理解了优先编码器的性能。在运用protel99SE方面更加熟练，懂得如何运用各种快捷键，在生成PCB途中懂得如何解决各种错误，更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法，而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。虽然设计结束了，留下了很多遗憾，并没有做到最好，但我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点。并且与队友的合作更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。The numerical intelligence contest robs to answer a machineSummary:Should test to eight sets of numerical type contests for take part in a game to rob to answer a machine, each one establishes 1 to rob to answer a button and rob to answer an electric circuit ability accurate judge first to rob signals of answers and save its lock, in the meantime loudspeaker give stereo set hint, the rob of other set answers signal invalid, have the initiative to rob to answer contestant of the serial number remains a host to be pure the system zero.That electric circuit has to record a cent and record function, after being a host a start a beginning key in fixed time when the machine is immediately carry on reducing to account, counteract a display carry on show still have violate the rules to report to the police electric circuit, take part in a game contestant to be in the enactment of time carry on robbing to answer, rob to answer effectively and in fixed time the machine stop work, on the display show the serial number of contestant and rob time of answer the time, and keep a host system pure zero.If when time in fixed time robbed to answer has been already arrive, but has no contestant to rob to answer, this time robs to answer invalid, the system wakes up with a start to briefly report to the police, and blockade importation electric circuit, forbid contestant super hour behind rob to answer, in fixed time the display up shows 00.Keyword: Have the initiative the coder 74 LS148s, 555 in fixed time machine, cycle time control electric circuit6 参考文献1 毕满清. 电子技术实验与课程设计. 机械工业出版社, 20052 彭介华. 电子技术课程设计指导. 高等教育出版社, 19973 王立欣, 杨春玲. 电子技术实验与课程设计. 哈尔滨工业大学出版社, 20054 康华光. 电子技术基础数字部分（第四版）. 高等教育出版社, 19805 李东生, 张勇许, 四毛. protel99SE电路设计教程. 电子工业出版社, 20079