新版八路抢答器专业课程设计.doc

课程设计报告

课程名称： 电子技术课程设计
设计题目： 八路抢答器
专 业：
班 级： 学号：
学生姓名：
时 间： 10 月 27 日～ 11 月 12 日

―――――――如下指引教师填写―――――
分项成绩：出勤 成品 答辩及考核
总 成 绩：总分 成绩
指引教师：

摘 要
简介了数码显示八路抢答器电路构成、设计及功能，电路采用74系列惯用集成电路进行设计。该抢答器除具备基本抢答功能外，还具备定期、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答时间，系统将完毕自动倒计时。若在规定期间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定期间内无人抢答，则系统中蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。 
该抢答器重要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用74LS148来实现抢答器选号，采用74LS279芯片实现对号码锁存，采用74LS192实现十进制减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能，采用74LS121单稳态芯片来实现报警信号输出。 
通过课程设计提高和巩固了所学专业知识，以及知识综合应用和焊接技术。 
核心词: 抢答器 编码 译码 定期 报警

前 言
进入21世纪越来越来多电子产品出当前人们寻常生活中，例如公司、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。过去在举办各种竞赛中咱们经常看到有抢答环节，举办方多数采用让选手通过举答题板办法判断选手答题权，这在某种限度上会由于主持人主观误断导致比赛不公平性。人们于是开始谋求一种能不依人主观意愿来判断设备来规范比赛。因而，为了克服这种现象惯性发生人们运用各种资源和条件设计出诸多抢答器，从最初简朴抢答按钮，到日后显示选手号抢答器，再到当前数显抢答器，其功能在一天趋于完善不但可以用来倒计时抢答，还兼具报警，计分显示等等功能，有了这些更精确地仪器使得咱们竞赛变得更加精彩纷呈，也使比赛更突显其公平公正原则。 
今天随着科技不断进步抢答器制作也更加追求精益求精，人们挣脱了耗费诸多元件仅来实现用批示灯和某些电路来实现简朴抢答功能，使第一种抢答参赛者编号能通过批示灯显示出来，避免不合理现象发生。但这种电路不易于扩展，并且当有更高规定是酒无法实现，例如参赛人数增长。随着数字电路发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，并且费用低，功能更加多样话，是一种高效能产品。而如今在市场上销售抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或运用单片机技术进行设计，本次设计重要运用常用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某些设计，最后完毕了八路智力竞赛抢答器设计。

目 录
1 目及内容
1.2 设计目…………………………………………………….4
1.3 设计内容…………………………………………………….5

2抢答器系统概述
2.1 抢答器系统功能简介……………………………………….6
2.2 抢答器工作原理简介……………………………………….6
2.3 锁存器74LS373…………………………………………4
2.4优先编码器74LS148……………………………………..5
2.5 显示译码器（CD4511），共阴极七段显示屏…………6
2.6 双JK触发器74ls76…………………………………….7
2.7 四输入非门74LS32……………………………………7
3 抢答器电路设计
3.1 抢答器总体构造……………………………………………7
3.2 电路设计………………………………………………..8
3.3抢答器电路原理图…………………………………………….9
4 调试中遇到问题………………………………………………..10
5 实验材料清单………………………………………………………11
6 设计总结……………………………………………………………12
参照文献………………………………………………………………12

1.1 设计目
1.通过八路数显抢答器设计实验，必要纯熟掌握数字电子技术和模仿电子技术基本理论和基本实验，掌握组合电路，时序电路，集成电路设计与使用，熟悉优先编码器，触发器，计数器，555电路及74系列芯片。 
2.掌握门电路原理办法，能熟悉运用软件设计并仿真电路。
3.学会了数字电子器件构成复杂系统办法。
1.2 设计内容
主持人有开始和结束、复位键。在后台主持人可以修改，抢答时间和选手回答问题时间设立，如原始状态下抢答时间为15s，回答问题时间为30s。通过加键和减键修改上述时间，改完后结束键拟定。新时间开始有效，主持人按键开始后，选手开始抢答为有效，数码显示屏显示抢答时间倒计时和选手号，在最后五秒扬声器发生提示。如果主持人没有按下开始键而选手就抢答视为犯规，数码显示屏显示犯规者代号，扬声器持续发生。主持人可按键结束，新一轮抢答开始。
2 抢答器工作原理概述
如下图所示为抢答器构造框图，接通电源——主持人按“清零”和“开始”键（计时器工作，在一定期间范畴内抢答有效）——选手按键抢答（锁存器锁存电路，禁止其她选手抢答）——绿灯亮，显示管显示选手编号，扬声器响——一定期间后，灯灭，铃声消失，第一轮结束—————第二轮开始，若主持人只按“清零”键，有选手抢答，则红灯亮，扬声器响，数码管显示该选手编号，此为违规抢答。

图2.1 抢答器构造框图
2.3 抢答器工作过程
（1）主持人按"清零"和“开始”键，立即进入抢答倒计时（预设11s抢答时间），如有选手抢答，会显示其号数，绿灯亮，扬声器响，且电路开始锁存，因此只有第一种按抢答选手有效。绿灯亮7秒，扬声器响5秒。（2）如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按"停止"按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按"抢答开始"进入下次抢答计时。（3）如果主持人未按"开始"键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，红灯亮，扬声器响，直到按下"清零" 键为止。
2.4 锁存器（74LS373）
锁存器74HC373输出端为～ 可直接与总线相连。当三态容许控制端 OE 为低电平时，～ 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，～ 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线负载，但锁存器内部逻辑操作不受影响。当锁存容许端 LE 为高电平时，Q 随数据D 而变。当LE 为低电平时，O 被锁存在已建立数据电平。
引出端符号：～ 数据输入端 ，OE 三态容许控制端（低电平有效），LE 锁存容许端,～ 输出端
74LS373外部管脚图如图2.2：

真值表如表1-1所示：
表1-1

2.5 优先编码器（74LS148）
优先编码器是当各种输入端同步有信号时,电路只对其中优先级别最高输入信号进行编码。10线-4线8421 BCD码优先编码器74LS148引脚图如图2.3所示，其中第9脚NC为空。74LS148优先编码器有9个输入端和4个输出端。某个输入端为0，代表输入某一种十进制数。当9个输入端全为1时，代表输入是十进制数0。4个输出端反映输入十进制数BCD码编码输出。

图2.3 74LS147引脚图

2.6 显示译码器（CD4511），共阴极七段显示屏
CD4511是用于驱动共阴极 LED （数码管）显示屏 BCD 码—七段码译码器，可直接驱动LED显示屏。引脚排列如图 2.4 所示。其中a b c d 为 BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示屏正常显示，加低电平时，显示屏始终显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示屏与否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。此外 CD4511有回绝伪码特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传播数据。a～g是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。此外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，因此显示6、9这两个数时，字形不太美观。

图2.4 CD4511引脚图

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不论其他输入端状态如何，七段数码管均处在熄灭（消隐）状态，不显示数字。
  LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不论输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它重要用来检测数码管与否损坏。
LE：锁定控制端，当LE=0时，容许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。
输出端（Ya－Yg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极VLED。
当规定输出 0－15 时，消隐输入（）应为高电平或开路，对于输出为0 时还规定脉冲消隐输入（）为高电平或者开路。
当为低电平时，不论其他输入端状态如何，Ya－Yg均为低电平。当RBI和地址端（A0－A3）均为低电平，并且灯测试输入端（）为高电平时， Ya －Yg为低电平，脉冲消隐输出（）也变为低电平。当为高电平或开路时，为低电平可使Ya－Yg均为高电平。A0－A3 译码地址输入端,/消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效） ,灯测试输入端（低电平有效） ,脉冲消隐输入端（低电平有效） ,Ya－Yg 段输出
2.7 双JK触发器74ls76

（2） 双JK触发器74LS76
　　74LS76是有预置和清零功能双JK触发器，引脚如图2所示，有16个引脚。功能表见表2，74LS76是下降 沿触发。

2.874ls32功能
74LS32是四2输入或门，惯用在各种数字电路以及单片机系统中。 
表达式为：Y=A+B 
引脚排列图管脚功能：左下1--1A，2--1B， 
3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND； 
右起：右上8--3Y，9--3A，10--3B；11--4Y，12--4A， 
13--4B；14--VCC 
其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极。

74ls32引脚图
3 抢答器电路设计
3.1 抢答器总体构造
如图3.1所示为总体方框图。接通电源后，后台工作人员将检测开关S置“检测”状态，数码管在正常清除下，不显示；当后台工作人员将检测开关S置“抢答”状态，主持按系统清除按键，抢答器处在禁止状态，主持人松开，宣布“开始”，抢答器工作。选手按动抢答按键，抢答器完毕：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，优先抢答选手编号始终保持到主持人将系统清除为止。如果再次抢答必要由主持人再次按动系统清除按键。
3.2电路设计
抢答电路功能有两个：一是能辨别出选手按键先后，并锁存优先抢答者编号，供译码显示电路用；二是要使其她选手按键操作无效。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS373可以完毕上述功能，其电路构成如图4.1所示：

抢答电路
其工作原理是：当主持人控制开关处在“清零”位置时，RS触发器R端为低电平，输出端（4Q～1Q）所有为低电平。于是cd4511BI=0，显示屏灭灯；74LS148选通输入端ST=0，74LS148处在工作状态，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步处在工作状态，既抢答器处在等待工作状态，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输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS373处在工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示屏显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148ST端为高电平，74LS148处在禁止工作状态，封锁了其他按键输入。当按下键松开后，74LS148YEX高电平，但由于CTR维持高电平不变，因此74LS148仍处在禁止工作状态，其他按键输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路精确性。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。

3.4 抢答器电路原理图

5 调试中遇到问题
在调试时，将每个抢答按钮逐个按下，按S1,S2,S3,S4,S5,S7,S8
都可以显示相应数字，但按下S6时在显示屏上却没有显示，通过用万用表逐个排查，最后把目的拟定在一种IN4148二极管上，用万用表测量该二极管发现正接测与反接测成果都显示电阻为零，最后重新买某些IN4148，把那出问题换下，接上新，成果按钮S6正常了。有按钮焊接时四角不太平稳，导致按钮不太敏捷，按下按钮有时也不显示相应数字，最后我重新调节并焊接了不敏捷按钮。
6 实验材料清单
材料种类:数目(个)触发开关174ls148 1 46K电阻 3 9.1K电阻 4 5k电阻 3 NE555定期器 2 CD4511 1 LED数码管 1
220uF电解电容 2陶瓷电容103 2 陶瓷电容333 1 三极管9014 1
蜂鸣器 1 电源接座 1
7 设计总结
刚刚接到课题时候，就忍不住一阵欣喜，抢答器啊，此前实习时候做过，相对简朴啊！就是抱着这个态度开始这次课设，看着其她同窗做着听都没有听过课题，我觉得挺幸福！  
但是开始设计时遇到问题让我这种感觉烟消云散了，一方面是查资料找设计方案，然后就依照某些电路功能找相应芯片，还要找管脚图和功能表，诸多要自己亲手画，等这些准备工作都做好后来还要画电路图。先是画某些电路图，再逐个进行仿真，验证功能和预想与否同样，在仿真时候遇到了诸多问题，有是芯片找不到，这是最麻烦，要换电路图，有是连线排布不好，有时图太大了，放在word文档中自动就缩小了，有就会变形，这就要重画，总之，是问题多多，但是最后都被咱们一一解决了。最后最麻烦是连接各个某些电路，这要在把握整体电路功能基本上设计，但是当前也已经完毕了。我觉得通过这次设计，我不但学会了诸多本来没有掌握理论教科书上知识，更多是学到了某些理论书上没有，如设计各种功能电路办法、修改电路等。在平时学习中基本不会遇到错误电路，但当前是自己设计，还要自己发现错误，再自己修改，因此这需要较好知识基本。 
课程设计基本结束了，它对我来说有很大意义，锻炼了我独立思考和解决问题能力，还培养了我耐心，最后我收获不但是一份完整设计方案，更是完毕一项设计自豪和自信，它使我变得更相信自己，也更认真对待事情，更加务实和有耐心。我很高兴有这样一种锻炼、提高自己机会。

参照文献
[1] 《电子技术实验指引书》 郑州大学
[2].《电子实训指引书》苏士美
[3]康华光,邹寿彬.《电子技术基本数字某些（第五版）》[M]. 北京:高等教诲出版