数子电路课程设计Word格式.docx
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此时再按其他任何一个抢答器开关均无效,指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。
英文摘要:
Thestructureoftheelectronicviestoanswerfirstcenteriscommonlybythethesingle-chipcomputerandperipheralviestoanswerfirstcomposition,thecollocationofthecircuit,thedifferentandaccessoriesaredividedintospeechthanthevoiceandgivenscoringviestoanswerfirstviestoanswerfirstdevice.Throughthedisplay,theindicatorofviestoanswerfirstdigitaldisplayandalarmdisplay,andothermeanstoindicatethefirstviestoanswerfirst.Haveviestoanswerfirstsignalinput(switchS1toS8ofarbitraryaswitchispress),andshowsthecorrespondingcategorynumber.Thistimeagaintoanyotheraviestoanswerfirsttoswitchisvoid,indicatorlightisstill"
holds"
firstswitchthecorrespondingtothestateremainsthesame.
目录
第一章
1.1主要功能介绍………………………………………………….3
1.2扩展功能介绍…………………………………………………..3
第二章
总体方案设计………………………………............................3
第三章
单元模块设计…………………………………………..4
3.1抢答器电路………………………………………………….4
3.2定时时间电路……………………………………………….5
3.3控制电路和报警电路……………………………………….6
3.4振荡电路…………………………………………………….7
第四章
电路参数的计算及元器件的选择……………………………….8
4.1电路参数的计算.…………………………………………….8
4.2元件清单……………………………………………………..8
第五章
主要芯片介绍…………………………………………9
5.1优先编码器74LS148……………………………………9
5.2锁存器74LS279…………………………………………..11
5.3计数器74LS192………………………………………...11
5.4单稳态触发器74LS121…………………………………...12
第六章
八人抢答器仿真……………………………………….13
第七章
系统调试……………………………………………...14
第八章
1参考文献………………………………………………..16
2心得及体会……………………………………………..17
1功能介绍
1.1主要功能介绍
(1)抢答器最多可供8名选手参赛,编号为1~8号,各队分别用一个按钮(分别为S1~S8)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(2)抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来,同时蜂鸣器发出间歇式声响(持续时间为0.5秒),主持人清零后,声音提示停止。
(3)开关S作为清零及抢答控制开关(由主持人控制),当开关S被按下时抢答电路清零,松开后则允许抢答。
输入抢答信号由抢答按钮开关S1~S8实现。
(4)有抢答信号输入(开关S1~S8中的任意一个开关被按下)时,并显示出相对应的组别号码。
1.2扩展功能介绍
(1)抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。
当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间0.5秒左右。
(2)参加选手在设定的时间内抢答,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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。
(3)如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器上显示00。
2总体方案设计
如图2.11所示为总体方框图。
其工作原理为:
接通电源后,主持人将开关拨到"
清零"
状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;
主持人将开关置;
开始"
状态,宣布"
抢答器工作。
定时器倒计时,扬声器给出声响提示。
选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:
优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。
当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"
清除"
和"
状态开关。
图2.1.1
3单元模块设计
3.1抢答器电路功能介绍
设计电路见图3.1.2所示。
电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。
该电路主要完成两个功能:
一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时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);
二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
工作过程:
开关S置于"
端时,RS触发器的R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端(图中5号端)=0,使之处于工作状态。
当开关S置于"
时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO(图中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR=1,使74LS148优先编码工作标志端(图中5号端)=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,74LS148的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端为1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后才可能进行。
3.1.1抢答器电路
图3.1.2
3.2定时时间电路功能介绍
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。
3.2.1定时电路
图3.2.1
3.3控制电路和报警电路
由555芯片构成多谐振荡电路,555的输出信号再经三极管放大,从而推动扬声器发声
控制电路包括时序和报警两个电路,如图所示。
控制电路需具有以下几个功能。
主持人闭合开关扬声器发声,多路抢答器电路和计时电路进入正常状态;
参赛者按键时,扬声器发声,抢答电路和计时电路停止工作;
抢答时间到,无人抢答,扬声器发声,抢答电路和计时电路停止工作
由功能表可以看出,要使电路实现倒计时(减法)功能,应使CR=0,PE非=1,CP+=1,CP-=CP。
可用CR端接电平开关来控制计时器的工作与否。
声响显示电路需要在两种情况下做出反应:
一种是当有参赛者按下抢答开关时,相应电路的发光二极管亮,同时推动输出级的蜂鸣器发出声响;
第二种情况是当裁判员给出“请回答”指令后,计时器开始倒计时,若回答问题时间到达限定的时间,蜂鸣器发出声响。
声响电路由两部分组成:
一是由门电路组成的控制电路,二是三极管驱动电路。
门控电路主要由或门组成,它的两个输入,一个来自抢答电路各触发器输出Q非的与非,他说明只要有一Q非为低电平,就使该与非门输出为高电平通过或门电路驱动蜂鸣发生器;
另一个来自
计时系统高位计数器的借位信号QB,它说明计时电路在30秒向29秒,28秒,……2秒,1秒,0秒倒计时再向30秒转化时向高位借位时给出一个负脉冲经反相器得到一个高电平。
这个高电平信号也能使蜂鸣器发声。
图3.3.1
图3.3.2
3.4振荡电路
本系统需要产生三种频率的脉冲信号,一种是频率为1KHZ的脉冲信号,用于声响电路;
一种是频率为500KHZ的脉冲信号,用于触发器的CP信号。
第三中频率为1HZ信号用于计时电路。
以上电路可用555定时器组成,也可用石英晶体组成的振荡器经过分频得到。
图3.4
4电路参数的计算及元器件的选择
4.1电路参数的计算
发声延迟0.5秒,fo=1.43/[(R
+2R
)C],权衡考虑到元器件的成本和74LS121的相关性质(下文有说明),最终选择的电阻值为R1=15K,R2=68K,C=10uF
4.2元件清单
电子元件清单
序号
名称
型号/规格
数量
备注
1
抢答器PCB板
XDA6
张
2
共阴极显示器
3
只
电阻
510
4
1K
9
5
4.7K
6
5.1K
7
100K
8
10
15K
68K
11
瓷片电容
0.1uf
12
10uf
13
100uf
14
4.7uF
15
1uF
16
100uF
17
发光二极管
4148
18
三极管
3DG12
19
74LS148
20
开关
21
74LS121
22
74LS
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