八路抢答器专业课程设计实习报告.doc

八 路 抢 答 器设计
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74LS160实现十进制计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现计时功能。
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
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。
一、设计规定
1.1基本规定
（1） 抢答器同步供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表达。
（2） 设立一种系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。
（3） 抢答器具备锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应编号，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，优先抢答选手编号始终保持到主持人将系统清除为止。 
1.2提高规定
  （1） 抢答器具备定期抢答功能，且一次抢答时间由主持人设定30秒。当主持人启动"开始"键后，定期器进行计数。
（2） 参赛选手在设定期间内进行抢答，抢答有效，定期器停止工作，显示屏上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清除为止。
（3）如果定期时间已到，无人抢答，本次抢答无效。
二、系统构成及工作原理
2.2系统工作原理：
定期抢答器总体框图如下图2.2：

图2.2 抢答器工作框图
如图所示电路涉及主体电路和扩展电路两某些。其中主体电路完毕基本抢答功能，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，同步封锁输入电路，其她选手抢答无效。扩展电路完毕定期抢答功能。图2.2所示电路工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处在禁止状态，选手不能进行抢答，定期显示屏显示设定期间（30s），当主持人将控制开关置于 “开始”时，抢答器处在工作状态，同步定期器开始计时。当选手在定期时间内按动抢答键时，电路要完毕如下功能：
（1）优先编码电路判断抢答者编号，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编号；
（2）扬声器发出短暂声响；（待定）
（3）控制电路对别的输入编码进行封锁，禁止其她选手进行抢答；
（4）控制电路要使定期器停止工作，数码管上显示剩余抢答时间，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，使系统回答到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定期时间到，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。三、电路设计
各模块设计方案及原理阐明
抢答电路
此某些电路重要完毕功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同步有相应发光二极管点亮和数码显示。
使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完毕。该电路重要完毕两个功能：一是辨别出选手按键先后，并锁存优先抢答者编号，同步译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其她选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S 置于"清除"端时，RS 触发器 R、S 端均为0，4 个触发器输出置0，使74LS148 优先编码工作标志端＝ 0，使之处在工作状态。当开关S 置于"开始"时，抢答器处在等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148 输出经RS 锁存后，CTR=1,RBO =1，七段显示电路74LS48 处在工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR ＝1，使74LS148 优先编码工作标志端＝１，处在禁止状态，封锁其她按键输入。当按键松开即按下时，74LS148 此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1， 5 因此74LS148 仍处在禁止状态，保证不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者优先性。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其她组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

图3.2.1 抢答电路原理图
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74LS48BI=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74LS279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。
3.2.2定期电路设计
74LS471，2，6，7引脚接受来自74LS160输出信号并把它译码 显示在数码管上。74LS16011，12，13，14引脚完毕时间设定功能，本设计规定定期30秒，因此把左边芯片9引脚接高电位，3，4，5，6接低位，使初始时间设定为00秒。555芯片完毕产生秒脉冲功能。工作过程为：抢答开始前，74LS1160置数端为低电位，处在初始状态，数码管显示为00。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边芯片开始记时，同步右边芯片产生信号做为左边芯片CP信号推动左边芯片进位，完毕十进制时功能。当有人抢答后1Q输出为1，通过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完毕显示抢答时间功能。当记到了30秒时，左边芯片产生定期到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。

四、电路调试成果
焊接
通过实验原理图进行实物焊接，焊接时能深刻体会到焊接工艺重要性：各个芯片引脚功能不能混淆，必要理解各个芯片用法，内部构造以及使用时注意事项，该接电源一定要接电源，该接地一定要接地，且不能有悬空。同步在电路板上要预先拟定电源正负端，便于区别及焊接。对的焊接各芯片个管脚连接必要查阅各种资料并记录，以保证在焊接过程和调试过程中芯片不被烧坏，同步保证整个电路对的性。在焊接完后每块芯片都用万用表检测，看与否有短接等，尚有焊接时要尽量使布线规范清晰明了，这样才有助于在调试过程中检查电路。

调试中浮现问题及解决办法
（1）数码管显示不正常
通过仔细排查发现数码管引脚均未浮现问题，最后在数码管阳极处接一种220欧电阻，数码管显示正常。
（2） 电路不稳定问题
在完毕电路焊接进入调试阶段时发现抢答器数码管显示选手编号不稳定。重要体当前单选手按下抢答键后数码管显示不是选手当前号码。因而着手对电路进食检查，一方面检查数码管看与否是关节焊接错误，后又检查电路各个芯片管脚接错均未发现问题，最后发现当触动某按键连线时显示正常由此判断也许是由于浮现了虚焊，遂将电路各焊点又仔细焊接了一遍，此时电路显示正常。

（3） 控制开关无法控制电路
在调试时发现当按下主持人开关时电路断电，当松开后数码管显示始终为7，通过一种多小时对电路用万用表逐个检查，发现是开关触焊接错误，通过改正焊接后电路能正常工作。
（4）数码管不能正常倒计时
在进入定期电路调试时，发现数码管不能正常倒计时，浮现乱码。对这问题咱们检查了芯片与否完好，电路界限与否对的均未发现问题，后发现是由于在焊接时焊线有些地方浮现某些短接，于是就将焊线重新理清，数码管也能正常工作了

五、设计体会
咱们学电子信息工程专业高兴在哪里？咱们学了模电，数电，电路和protel，单纯学习必定没有什么乐趣，乐趣在于用咱们学习知识做出东西来。东西做出来了，咱们也就获得了高兴。做得越多，自己能做出来东西越多，固然咱们就越高兴。
这次数电设计，从咱们接到教师给咱们任务后，咱们就认真找资料，资料诸多，网上更是繁杂。不久咱们就找到了自己要做东西，于是立即proteus仿真，这一步就是核心了，通过一种星期重复修改，才终于弄好。然后是画protel图，这个我花了两天，硬是有几根飞线，算了，飞就飞吧。要做到十全十美不是不也许，只要花更多时间去画，一定行。由于时间问题，因此我就容许有几根飞线了。焊接就容易多了，我花了一下午时间就焊好了，焊好了就检查电路，没有问题。我立即去测试，居然一试就行，高兴得跳起来。或许太激动了，把板子折了下，第二次测试时，就不亮灯了。这可急坏我了，与是我就仔细检查电路，检查了好几遍，终于发现是线被我折得短路了，排除了故障，抢答器又正常工作了。
在这次实验制作中，我体会到制作过程是先苦后甜，只有潜下心来专心去做，才做得又快有对。当你早其她同窗做完时，那是很愉悦。体会到了乐趣，咱们就更乐意自己动手去做东西，这应当就是这门专业乐趣吧！

元器件列表

名称
规格型号
数量
焊接板
12X18
1
焊锡
Fai=0.8
1
与非门
74ls00
1
四输入与非门
74ls20
1
8/3线编码器
74ls148
1
RS触发器
74ls279
1
共阳译码器
74ls47
3
共阳数码管

3
秒信号电路
555定期器
1
发光二极管
红
1
电阻
10K 220欧 47K
若干
电位器
2K
1
普通电容
0.01UF 10UF

开关 10
底座 16脚 7
底座 14脚 4