數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)——智力競賽搶答器

1、<p>　　一、設(shè)計(jì)題目：四人智力競賽搶答器</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b>　　1）設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺可供4名選手參加比賽的智力競賽搶答器。 用數(shù)字顯示搶答倒計(jì)時(shí)間，由“9”倒計(jì)到“0”時(shí)，無人搶答，蜂鳴器連續(xù)響1秒。選手搶答時(shí)，數(shù)碼顯

2、示選手組號，同時(shí)蜂鳴器響1秒，倒計(jì)時(shí)停止。</p><p><b>　　2）設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　(1)4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應(yīng)，也分別為1，2，3，4。</p><p>　　(2)給主持人設(shè)置一個(gè)控制按鈕，用來控制系統(tǒng)清零（搶答顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答的開始。</p>

3、;<p>　　(3)搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，該選手編號立即鎖存，并在搶答顯示器上顯示該編號，同時(shí)揚(yáng)聲器給出音響提示，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　(4)搶答器具有定時(shí)（9秒）搶答的功能。當(dāng)主持人按下開始按鈕后，定時(shí)器開始倒計(jì)時(shí)，定時(shí)顯示器顯示倒計(jì)時(shí)間，若無人搶答，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，揚(yáng)聲器響

4、，音響持續(xù)1秒。參賽選手在設(shè)定時(shí)間（9秒）內(nèi)搶答有效，搶答成功，揚(yáng)聲器響，音響持續(xù)1秒，同時(shí)定時(shí)器停止倒計(jì)時(shí)，搶答顯示器上顯示選手的編號，定時(shí)顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。</p><p>　　(5)如果搶答定時(shí)已到，卻沒有選手搶答時(shí)，本次搶答無效。系統(tǒng)揚(yáng)聲器報(bào)警（音響持續(xù)1秒），并封鎖輸入編碼電路，禁止選手超時(shí)后搶答，時(shí)間顯示器顯示0。</p><p>　　(6

5、)可用石英晶體振蕩器或者555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1Hz的脈沖信號，作為定時(shí)計(jì)數(shù)器的CP信號。</p><p>　　三、設(shè)計(jì)原理與參考電路1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖    如圖11、1所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到"清除"狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開關(guān)置開始"狀態(tài)，宣布&q

6、uot;開始"搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作"清除"和"開始"狀態(tài)開關(guān)。</p><p>　　2．單元電路設(shè)計(jì)   (1) 搶答器電路 

7、;   參考電路如圖11、２所示。該電路完成兩個(gè)功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于"清除"端時(shí)，RS觸發(fā)器的R端均為０，S端均為1，所以４個(gè)觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的輸入端均＝1，而且使能端ST為0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于"開始"時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)

8、，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（如按下S1），74LS148的輸出 經(jīng)RS鎖存后，1Q=1,2Q =1,3Q=0,Q4=0,74LS48處于工作狀態(tài)，４Q３Q２Q=001,經(jīng)譯碼顯示為"1"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)由于仍為１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會出二次按鍵時(shí)輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次

9、搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置;清除"然后再進(jìn)行下一輪搶答。74LS148為８線－３線優(yōu)先編碼器，表11、1為其功能表。</p><p><b>　　(2)定時(shí)電路</b></p><p>　　設(shè)定一次搶答的時(shí)間為9秒，通過預(yù)置時(shí)間電路對計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A(yù)置時(shí)間的電路選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體電路如

10、圖11、3所示。</p><p>　　（3）報(bào)警電路由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)警電路如圖11、4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。</p><p>　?。?）時(shí)序控制電路    時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)

11、計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：①主持人將控制開關(guān)撥到"開始"位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)人正常搶答工作狀態(tài)。 ②當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路停止工作。③當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)電路停止工作。</p><p>　　根據(jù)上面的功能要求以及圖 11、2，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如圖 11、5所示。圖中，門G1 的作用是控制

12、時(shí)鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端 。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關(guān)從"清除"位置撥到"開始"位置時(shí)，來自于圖11、2中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相， A＝1，則時(shí)鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則"定時(shí)到信號"為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS1

13、48處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動搶答鍵時(shí)，1Q＝1，經(jīng) G3反相， A＝0，封鎖 CP信號，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則"定時(shí)到信號"為0， =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)， 門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)功能③的要求。

14、集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)間。</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，焊接的手藝變得更熟練了，不再害怕那條湯熱的焊接棒了。更重要的是體會我能到從單單的設(shè)計(jì)內(nèi)容文字經(jīng)過一個(gè)星期的努力變成了我眼前的實(shí)物的感受。做完后，不但有巨大的成就感，而且更明白到看似解決不到得問題，可以用努力和心機(jī)來化解的。在設(shè)計(jì)