数电智力竞赛抢答器课程设计完全版

电子技术

课程设计

成绩评定表

设计课题：智力竞赛抢答器

学院名称：电气工程学院

专业班级：电气1503

学生：段帅朋

学号： 201523010310 指导教师：

设计地点：31-220

设计时间： 2017.6.26-2017.7.2

电子技术课程设计任务书

目录

1.绪论 (3)

1.1设计目的 (3)

1.2 设计要求 (3)

2.方案设计 (3)

2.1系统工作流程图 (3)

2.2 元器件清单 (4)

2.3主要元器件选择与分析 (5)

2.3.1 轻触开关 (5)

2.3.2 74LS192计数芯片 (5)

2.3.3共阴极数码管以及其驱动芯片74LS48 (6)

2.3.4 74LS175四路D触发器 (7)

2.3.5 555定时器 (8)

2.3.6 集成门电路 (8)

2.3.7 无源蜂鸣器 (8)

3.原理分析 (9)

3.1 抢答必答模式选择及其指示电路 (9)

3.2 抢答电路 (9)

3.3 脉冲产生电路 (10)

3.4单稳态定时电路 (11)

3.5 定时电路 (12)

3.6 音响电路 (13)

3.7整机电路分析 (13)

3.8加减分数电路 (14)

4.设计总结 (15)

1.绪论

1.1设计目的

1、注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要容、步骤和方法。

2、巩固加深对电子技术基础知识的理解，培养学生发现问题、独立分析问题、解决问题，提高综合运用所学知识的能力。

3、通过查找资料、选方案、设计电路、写报告等环节的训练，熟悉设计的过程、步骤。为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。

4、了解电子线路设计的工程，学会书写设计说明书。

5、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。

6、在课余实践，有效地激发学生对电子设计的兴趣，丰富课外生活。

7、培养学生自主学习能力，扩展知识面。

8、提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。

9、另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路有良好的思路，便于找出错的原因。

1.2 设计要求

用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路，具体要求如下：

1. 抢答组数为4组，输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。

2. 判别选组电路。能迅速、准确地判处抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用，并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。

3. 计数、显示电路。每组有三位十进制计分显示电路，能进行加/减计分。

4. 定时及音响。必答时，启动定时灯亮，以示开始，当时间到要发出单音调“嘟”声，并熄灭指示灯。抢答时，当抢答开始后，指示灯应闪亮。当有某组抢答时，指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出音响。也可以驱动组别数字显示（用数码管显示）。

2.方案设计

2.1系统工作流程图

系统流程图如2.1所示，控制电路是核心组成部分，它控制抢答电路、音响电路、指示灯电路以及定时电路。主要由门电路与门、与非门、或门等实现控制逻辑。主持人和参赛选手都是通过按钮输入控制信号到控制电路，通过控制电路的逻辑实现对各个模块的控制。1K脉冲主要用于触发器时钟，秒脉冲主要用于计时器。

另外每个组都有一个三位十进制加减分数的电路用于统计比赛得分。

图2.1 智力竞赛抢答器系统流程图

2.2 元器件清单

绘制完原理图后使用Altiumdesigner 导出元器件清单如表2.1所示，主要有按键、门电路、驱动芯片、数码管、555定时器及其常用的电容电阻晶体管等。

表2.1 元器件清单

抢答按钮 锁存电路 译码电路 显示电路

控制电路 主持人 音响电路

指示灯电路

秒脉冲 定时电路 译码显示电路

四组三位十进制加减分电路

1KHZ 脉冲

2.3主要元器件选择与分析

2.3.1 轻触开关

轻触开关又叫按键开关，最早出现在日本[称之为：

敏感型开关]使用时以满足操作力的条件向开关操作

方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即

断开，其部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断

的。

图2.2 轻触开关

轻触开关由：嵌件、基座、弹片、按钮、盖板组成其中防水类轻触开关在弹片上加一层聚酰亚胺薄膜如图2.2所示。

关于五脚轻触开关的脚位问题：两个引脚为一组，向开关体正确施压时四个引脚相导通，第五个引脚为接地作用。

2.3.2 74LS192计数芯片

74LS192十进制同步加减可逆异步预置数计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列如图2.3所示，逻辑符号如图2.4的所示。图中：

为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，

为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。其功能如表2.2所列。

表2.2 74LS192功能表

输入输出

MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0

1 × × ×××××0 0 0 0

× d c b a d c b a

0 0

×

0 1

××××加计数

1

0 1 1 ××××减计数