八路抢答器.docx
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八路抢答器.docx
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八路抢答器
课程设计说明书
课程设计名称:
数字逻辑
课程设计题目:
八路抢答器
学院名称:
信息工程学院
专业:
计算机科学与技术班级:
090451
学号:
09045108姓名:
宋亚军
评分:
教师:
2011年7月1日
摘要
抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,是竞赛问答中一种常用的必备装置。
从原理上讲,它是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序逻辑电路.电路结构形式多种多样,可以利用简单的与非门构成,也可以利用触发器构成,也可以利用单片机来完成。
本设计是基于触发器和锁存器控制的八路抢答器,利用计数器定时和记数的原理,使得系统能够正确地进行计时,同时使数码管能够正确地显示时间。
用发光二极管发生提示。
同时系统能够实现:
在抢答中,只有开始后抢答才有效,如果在开始抢答前抢答为无效;抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定;可以显示是哪位选手有效抢答,抢答时间的显示,满时后系统计时自动复位及主控强制复位;按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。
关键词:
抢答电路锁存器译码器编码器
Abstract:
Viestoanswerfirstdeviceasakindofelectronicproducts,haswidelyappliedinallkindsofintelligenceandknowledgecompetitionsituation,isakindofcommonandessentialdevice.Fromtheprinciple,itisakindoftypicaldigitalcircuits,includingtheassemblylogiccircuitandtemporallogiccircuitstructureformvaried.Circuit,canusesimplecross-couplednandgates,alsocanuse,alsocantriggermicrocontroller.Thedesignisbasedonthetriggerandlatchescontrolmulti-channelviestoanswerfirst,usingtheprincipleofnumerationandtimingcounter,makingsystemcansystemcancorrectlyfortimingwhilemakingdigitaltubecorrectlyshowtime.Usinglight-emittingdiodesoccurs.Andthesystemcanrealize:
inthecontest,onlyafterthestart,ifonlyviestoanswerfirstviestoanswerfirststartedbefore;fortheinvalidresponderViestoanswerfirsttimelimitoftimeandanswerquestionsinthe1-99sset,Thatiswhereplayerscaneffectivelyviestoanswerfirst,thedisplay,fulltimeviestoanswerfirstwhenthetimerautomaticresetaftercontrollingsystemandcompulsoryreset,Keyslockedineffectivecondition,thekeyisinvalid.
目录
引言.......................................................6
第一章设计任务要求
1.1设计任务.........................................7
1.2设计要求
1.2.1基本功能....................................7
1.2.2扩展功能....................................7
第二章设计方案
2.1电路组成框图......................................9
2.2各部分功能
2.2.1抢答电路....................................9
2.2.2定时电路....................................9
2.2.3控制及报警电路.............................9
第三章设计和实现过程
3.1选手抢答功能.....................................11
3.2计时功能...........................................12
3.3完整电路...........................................13
3.4报警功能...........................................14
3.5实物电路组装调试
3.5.1实物电路组装..................................15
3.5.2电路调试.......................................15
3.5.3调试过程遇到的问题.............................16
第四章总结与体会
4.1总结与体会...........................................17
第五章参考文献
5.1参考文献..............................................18
附录
元件清单..............................................19
引言
智力竞赛是一种生动活泼的教育方式,而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。
抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣,并且能在极短的时间内,使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
但是,在这类比赛中,对于谁先谁后抢答,在何时抢答,如何计算答题时间等等问题,若是仅凭主持人的主观判断,就很容易出现误判。
所以,作者们就需要一种具备自动锁存,置位,清零等功能智能抢答器来解决这些问题。
在本次课程设计中,将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。
他要实现以下主要功能:
主持人可以控制系统的清零与抢答开始;选手按动抢答按钮,则显示其编号;自动定时功能,时间由主持人设定。
选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。
数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在LED显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动计时,以上两部分组成主体电路。
通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。
利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器,即可轻松实现在8人或8个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制,使得这一活动更加趣味、公平。
第一章设计任务要求
1.1设计任务
设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路
1.2设计要求
1.2.1基本功能
(1)设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的编号分别时0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
(2)给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始
(3)抢答器具有数据锁存和显示功能。
抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,此外,要封锁输入电路,禁止其它选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
1.2.2扩展功能
(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30s)。
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
(2)参赛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,系统封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示00。
第二章设计方案
2.1电路组成框图
2.2各部分功能
2.2.1抢答电路
抢答电路的功能有两个:
一是能分辩出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其它选手的按键操作无效。
2.2.2定时电路
节目主持人宣布抢答开始,打开主持人控制开关,开始计时,计时时间30s
2.2.3控制及报警电路
控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能:
(1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
(2)当参赛选手按动抢答键时,抢答电路和定时电路停止工作。
(3)当设定的抢答时间到,无人抢答时,抢答电路和定时电路停止工作。
工作过程
主持人合上控制开关控制电路开始工作,定时器从30开始计时直到0时停止。
在30秒内若没有参赛选手抢答则不可以再抢答,抢答按钮无效;若有选手抢答,则锁存记录下抢答选手的编号,计时器停止计时,通过译码器显示电路1显示出选手的编号;在选手抢答后,如果有其他选手抢答,通过优先编码电路只显示第一个抢答选手的编号,此时其他选手抢答无效。
主持人使用控制开关,计时器恢复到30,当主持人再次使用,进行下次抢答。
第三章设计和实现过程
3.1完整电路
图一完整电路
工作原理:
主持人开关分别接高电平(H)和低电平(L)实现主持人开关功能,当闭合时,输出低电平(L),当打开时,输出高电平(H)。
主持人开关闭合,输出低电平(L)给74ls279的清零端,选手功能归零被重置;同时输出低电平(L)给计时模块的load端,计时功能模块置数30s。
当主持人开关打开,电路开始运行,此时计时模块开始计时,选手可以抢答。
此时若选手抢答,显示选手号,同时译码器74ls279输出锁定信号,此信号给74ls148的EI端使其他选手抢答无效,同时74ls279的锁定信号给计时模块的74ls10,使秒脉冲的信号无效,计时停止(此功能模拟图见下面的图6)。
使用主持人控制开关,使电路再次进入正常功能。
此时若无选手抢答,当计时为0时,30s的十位输出借位信号给74ls10使计时停止,同时此借位信号经74ls00输出给74ls148的EI端,74ls148编码停止,选手抢答无效(此功能模拟图见图7)。
若主持人开关始终闭合,30s始终置数,不工作,选手模块始终归零,抢答无效,不工作。
3.2选手抢答功能
图二抢答电路
工作原理:
8位逻辑开关与优先编码器74LS148相连,当开关打开时,8位开关给74LS148的D0D1D2D3D4D5D6D7端分别置数11111111。
当任意开关闭合(图为5号选手闭合),则当前开关位输出电平有H电平转为L电平即给74LS148的当前位所在端置数0,编码器工作,74LS148的A0A1A2输出当前位的编码的反码,即抢答选手的二进制编号。
编码后输出到74LS297锁存器,然后再经译码器74LS48后输出到7段数码管显示出抢答选手的编号,同时由74ls279的4q端(第13根针脚)输出锁码信号给74ls148的EI端(第5跟针脚),使74ls148停止编码,从而实现锁码功能。
当主持人开关闭合,74ls279的清零端变成低电平(L),74ls279清零,7段数码管显示0,同时锁码功能停止。
当主持人开关打开,电路再次正常工作。
3.3计时功能
图三计时电路
工作原理:
计时器工作电路功能为30s倒计时,因此,将两片74ls192串联实现2位十进制减法功能。
十位置数3即给图中U1的DCBA端(对应针脚p3,p2,p1,p0)分别置数0011,个位置数0既给图中U2的DCBA分别置数0000。
图中V1为秒脉冲,经过一个与门给U2既30秒计数器的个位DOWN端秒信号,使其开始计数,当U2计数到0时输出借位信号,将借位信号给U1的DOWN实现十位减1,则完成了30s的计时功能。
当30s计时结束,U1的借位端会输出借位信号(由1变0),将此信号给前面提到的秒脉冲的与门,使此与门一端为0,秒脉冲无法将信号传给U2的DOWN端,计时器停止工作。
开关一段接地,一段接电源,然后分别连接U1,U2的置数端即load端(针脚为11),当开关打开,load端为高电平(H),计时器工作,当开关闭合,load端为低电平,置数30s。
3.4报警功能
图四报警电路
工作原理:
74ls11为3输入与非门,三个输入端跟别接主持人开关,计时器十位借位端和经非门的选手功能的74ls279的4q端(锁信号),当主持人开关打开,led灯亮。
3种情况下灯灭:
1、计时结束2、有选手抢答3、主持人开关闭合
3.5实物电路组装调试
3.5.1实物电路组装
图五实物电路
3.5.2调试方法
(1)主持人开关给0(相当于电路模拟时的闭合),计时30s置数,选手号显示处为黑屏。
(2)主持人开关给1(相当于电路模拟时的打开)计时器开始计时,代表参赛选手的输入端任意按下其中一个。
显示器显示选手号,计时器停止计时并显示当前剩余时间。
(3)其他选手开关给0,选手号不变,即验证锁定功能。
(4)重复
(1),主持人开关给1,计时器开始计时,代表参赛选手的输入端始终给1,当计时停止(30s结束),任意选手输入端给0,选手号显示管显示0,说明选手在计时停止抢答无效。
(5)附加功能验证,主持人开关给1时,灯亮。
第
(2)步时灯灭,第(4)步时灯灭,即此功能成功。
3.5.3调试过程遇到的问题
(1)试验箱cp脉冲不稳定,时间不能正常计时,改用手动脉冲。
(2)因选手用数据开关有抖动现象,电路不稳定,改用逻辑开关。
(3)主持人开关有抖动现象,改用逻辑开关。
(4)发现抢答电路不能实现锁定功能,即当一个开关选择之后其他开关还能选择,马上想到与优先编码器的输入控制端EI有关,但经过长时间的调试最终还是没能解决
(5)电路板有些插孔接触不良,导致电路不稳定
(6)连线没条理,导致检查困难
第四章总结与体会
4.1总结与体会
首先是感触最深的就是看上去容易的东西,真正动起手来会发现困难重重,刚拿到课设题目时,感觉这个应该会很快就做好,因为看上去电路图也简单,元件也不多,原理也不难,但当真正进行实物连线时发现问题多多,比如对选用的芯片的细节一点不了解,比如芯片的引脚、功能表、控制端等,于是课设的前两天基本上就是熟悉原件,熟悉原理等,当熟悉了芯片和原理之后,故障调试和解决又成了问题,应为连线太多,刚开始的时候看着那么多线,真是无从下手,于是有找老师、上网查找排障方法,就这样一步一步的终于是做完了。
当然通过这次课程设计,加强了动手、思考和解决问题的能力,同时也加深了对课本理论知识的理解和掌握。
比如在课设过程中,学会了Multisim软件的使用,掌握了很多芯片的功能和使用方法,掌握了很多电路调试的方法。
总之,这次课设无论对我对所学知识的掌握还是对以后的学习都有很大的帮助。
第五章参考文献
1.白中英编.数字逻辑北京科学出版社2011
2.康华光编.电子技术基础数字部分.北京高等教育出版社,2005
3.抢答器网
4.电子无忧网
5.电子技术精品网
6.XX搜索
第六章附录
原件清单
附录表1:
元件清单
序号
名称
描述
数量
说明
1
74LS279
RS锁存器
1片
工作电压5V
2
74LS148
8线~3线优先编码器
1片
工作电压5V
3
74LS192
十进制可逆计数器
2片
工作电压5V
4
CD4068
四输入与门
3片
工作电压5V
5
电阻
10kΩ
10个
6
二极管
2个
7
实验箱
多功能实验箱
1台
220v
8
S0~S7
弹片开关
9只
供选手答题及主持人控制
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- 关 键 词:
- 八路 抢答