八位数字抢答器的专业课程设计.doc

数字电子技术课程设计
——数字抢答器设计

专业：电子信息工程
班级：09-1
学号：07131008
姓名：XXX

摘要

中文摘要：
本课程设计重要运用了74系列惯用集成电路，设计数码显示八路抢答器电路构成、设计思路及功能。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，提示工作人员本轮抢答无效，实现报警功能。

核心词：八路；抢答器；设计；定期；计时；报警

Abstract：

In this paper，the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 74 IC with 8-wire is introduced，and its function is also described. The answering race’s function includes timing，counting，and alarming，besides the basic function of an answering racer. The host sets the provided time for the answering race through the time-setting switch，after this the system will count down the time automatically. If anybody answer the question on time，the counting of time will stop；If nobody answer the question on time，the alarm will give out some sound，helping the host know the race in this turn is of no use，so the function of alarming is achieved.

Key words：8-wire，answering racer，design，timing，counting，alarming

目录
1、 设计任务及规定…………………..4

2、 设计过程…………………………..4

3、 总原理图和PCB制板图………….7

4、 重要仪器与设备……………………16

5、 设计体会与建议……………………17

6、 参照文献……………………………17

智能数字抢答器设计

一、设计任务及规定：

1.设计任务：
设计一种具备锁存与显示功能8人抢答逻辑电路。
2.要 求：
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。
4. 抢答器具备定期抢答功能，且一次抢答时间由主持人设定（如30秒）。
5. 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。

二、设计过程

1 设计目
（1）熟悉集成电路引脚安排。
（2）掌握各芯片逻辑功能及用法。
（3）理解面包板构造及其接线办法。
（4）理解数字抢答器构成及工作原理。
（5）熟悉数字抢答器设计与制作。
2 设计思路
（1）设计抢答器电路。
（2）设计可预置时间定期电路。
（3）设计报警电路。
（4）设计时序控制电路。
3 设计过程

3.1方案论证
数字抢答器总体方框图如图1所示。
图 1 数字抢答器框图

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处在禁止状态，编号显示屏灭灯，定期器显示设定期间；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定期器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定期时间内抢答时，抢答器完毕：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定期器停止、禁止二次抢答、定期器显示剩余时间。如果再次抢答必要由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

3.2电路设计
抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

该电路完毕两个功能：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；二是禁止其她选手按键操作无效。
工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器端均为０，4个触发器输出置０，使74LS148＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148输出经RS锁存后，1Q=1，=1，74LS48处在工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q＝１，使74LS148＝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1Q＝１，使＝１，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。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
定期电路如图3所示。由节目主持人依照抢答题难易限度，设定一次抢答时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器时钟脉冲由秒脉冲电路
提供。可预置时间电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

仿真电路图如下

定期电路仿真电路如下

报警电路如图4所示。由555定期器和三极管构成报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43/[（RI＋2R2）C]，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 4 报警电路

报警电路仿真图如下

时序控制电路如图5所示。时序控制电路是抢答器设计核心，它要完毕如下三项功能：① 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声，抢答电路和定期电路进人正常抢答工作状态。
② 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定期电路停止工作。
③ 当设定抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同步抢答电路和定期电路停止工作。图中，门G1 作用是控制时钟信号CP放行与禁止，门G2作用是控制74LS148输人使能端。
图5工作原理是：主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时，来自图 2中74LS279输出 1Q=0，经G3反相， A＝1，则时钟信号CP可以加到74LS192CPD时钟输入端，定期电路进行递减计时。同步，在定期时间未届时，则“定期到信号”为 1，门G2输出=0，使 74LS148处在正常工作状态，从而实现功能①规定。当选手在定期时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相， A＝0，封锁 CP信号，定期器处在保持工作状态；同步，门G2输出=1，74LS148处在禁止工作状态，从而实现功能②规定。当定期时间届时，则“定期到信号”为0，=1，74LS148处在禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同步，门G1处在关门状态，封锁 CP信号，使定期电路保持00状态不变，从而实现功能③规定。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声时间。
秒脉冲发生电路仿真图

图 5 时序控制电路

4系统调试与成果
（1）组装调试抢答器电路。
（2）可预置时间定期电路，并进行组装和调试。当输人1Hz时钟脉冲信号时，规定电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效定期时间到信号。
（3）调试报警电路。
（4）定期抢答器联调，注意各某些电路之间时序配合关系。然后检查电路各某些功能，使其满足设计规定。

三、总原理图和PCB制板图如下

四、重要仪器与设备

数字电路实验箱 或 EDA 软件MAX PLUSⅡ
集成电路 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，
74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。
电 阻 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，
100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只， 68kΩ—l只。
电 容 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。
三极管 3DG12—1只。
其 它 发光二极管—2只，共阴极显示屏—3只。

五、设计体会与建议

6.1设计体会
通过这次对数字抢答器设计与制作，让我理解了设计电路程序，也让我理解了关于抢答器基本原理与设计理念，要设计一种电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线。但是最后成品却不一定与仿真时完全同样，由于，再实际接线中有着各种各样条件制约着。并且，在仿真中无法成功电路接法，在实际中由于芯片自身特性而可以成功。因此，在设计时应考虑两者差别，从中找出最适合设计办法。此外，本实验也可通过EDA软件Multisim10实现。通过这次学习，让我对各种电路均有了大概理解，因此说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应当自己动手实际操作才会有深刻理解。

六、参照文献

[1] 康华光. 电子技术基本. 北京：高等教诲出版社，1999年
[2] 彭华林等编. 数字电子技术. 长沙：湖南大学出版社，
[3] 金唯香等编. 电子测试技术. 长沙：湖南大学出版社，
[4] 侯建军. 数字电路实验一体化教程. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，
[5] 阎石. 数字电子技术基本. 北京：高等教诲出版社，
[6] 赵春华、张学军.电子技术基本仿真实验. 北京：机械工业出版社出版社，

课程设计题目
智能数字抢答器
学生姓名
XXX
指引教师姓名
XXX
指引教师职称
副专家
课程设计内容：
1运用所学数字电子知识，和模仿电子知识进行电路设计。

2设计出智能数字抢答器，除了具备基本抢答功能外，还具备定期、计时和报警功能。

3 使用通用器件
1.国内外现状、拟采用办法及技术路
近几年来，数字技术建设在全球蔓延：美国、欧洲坡等国家纷纷建立起了数字电子技术。美国电子技术非常可观。
随着人们生活水平不断提高,数字化控制无疑是人们追求目的之一,它所给人带来以便也是不可否定,其中智能数字抢答器就是一种较好典型例子,但人们对它规定也越来越高,要为当代人工作、科研，生活、提供更好，更以便设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展. 本文所简介智能数字抢答器具备控制精度高，制作比较容易等长处。
工作筹划、时间安排：
   1. 3月10日，熟悉课题，收集资料。
2. 3月19日，就本小组开题状况向指引教师报告工作状况。
3. 4月5日，就课题研究进度向指引教师报告，并向指引教师对其解释阐明。   
   4. 4月24日，设计草稿完毕，向指引教师交设计草稿。
5. 5月7日，依照教师指引，对设计课题论文进行修改完善。
6. 6月12日，设计终稿完毕，由指引教师将审视后。
教研室意见

主任签字： 年 月 日
学院意见

院长签字： 年 月 日

备
注