八路抢答器电路.doc

八路抢答器课程设计 课程名称：Multisim12仿真设计 班 级： 姓 名： 学 号： 摘要 据统计，抢答器已经成为人们生活竞赛中必不可少的电器，普及面已经越来 越广。随着各种禁赛的大面积举行，人们对抢答器的要求也越来越高。尤其是抢 答器的智能化、人性化等方面。而抢答器的人性化显得更为重要。 本次课题设计目的是：设计家用抢答器控制逻辑电路，由九个分别控制电路清 零抢答以及开关，并分别用发光二极管显示状态。附加按键提示音及定时功能。 这些功能的增加都是为了提高抢答器件本身的人性化。为提高电路的稳定性以及 提高按键单次脉冲的稳定度，按键首先经过了74LS148 芯片进行了优先编码处理。 为实现抢答的人员锁定控制，锁定部分有74ls279组成了数字锁存器，从而实 现了抢答者的锁存控制。锁存控制部分主要是通过74ls279芯片构成锁存器，再经 过74LS48 数据数据译码器进行译码选择处理。主持人开关及锁存通过控制74ls279 的R段来控制输出通过输出及反馈到74ls148的使能段，实现电路的反馈锁存及清零， 通过led灯来显示有人抢答问题，定时部分由555、74ls192组成单稳态电路实现定时。 经过一系列的分析、准备。本次电路设计完成全部的设计要求，使大家进一步的了 解了数字逻辑早现实生活中的具体应用，也加深大家对数字逻辑的印象。 本次试验关键字：抢答、定时、清零目录摘要-2 前言-4 第一章 设计要求 -5 1.1基本要求 -5 1.2提高要求 -5 第二章 系统的组成及工作原理-6 2.1系统的组成框图-6 2.2系统的工作原理-7 第三章 电路设计-8 3.1抢答电路的设计-8 3.2定时电路的设计-10 参考文献-11 附录（元件清单）-11前言 进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中，例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。过去在举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。人们于是开始寻求一种能不依人的主观意愿来判断的设备来规范比赛。因此，为了克服这种现象的惯性发生人们利用各种资源和条件设计出很多的抢答器，从最初的简单抢答按钮，到后来的显示选手号的抢答器，再到现在的数显抢答器，其功能在一天的趋于完善不但可以用来倒计时抢答，计分显示等等功能，也使比赛更突显其公平公正的原则。 今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。当有更高要求无法实现，例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了八路智力竞赛抢答器的设计。第一章 设计要求1.1基本要求 （1） 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。 （2） 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 （3） 抢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，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 1.2提高要求 （1） 抢答器具有定时抢答功能，且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。同时扬声器发出短暂的响声，响声持续0.5秒左右。发光二极管灯亮。 （2） 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。 （3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并 禁止抢答，定时显示器上显示00。第二章 系统的组成及工作原理2.1系统的组成框图 基本原理设计框图如图所示，主要分主持人和选手分别进行分析设计。图1 其一是各路选手抢答后产生的高低电平直接经过优先编码电路，然后经过锁存器，译码电路到七段数码显示器同时，由秒脉冲产生电路产生的秒脉冲驱动定时电路工作，主持人开关通过控制电路来实现对整体电路的调节；本类定时抢答器的总体方框图如图1所示。2.2系统的工作原理： 电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。图1所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能： （1）优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号； （2）控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答； （3）控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。第三章 电路设计3.1抢答电路的设计 其工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。抢答器电路图3.2计时电路： 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74LS192减法计数电路、74LS48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74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48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。 模拟电路图如下：定时电路参考文献Multisim12仿真设计数字电子技术基础附录（元件清单）序号 类型1 74LS48N2 74LS192N3 555定时器4 DCD_HEX5 开关6 电源7 电阻8 74LS04N9 74LS373N10 74LS32N第 11 页