数字电子技术课设：多路智力竞赛抢答器

《数字电子技术》课程设计报告设计题目：多路智力竞赛抢答器

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同组姓名：

指导老师：

成绩：

设计时间：2017.6.9~2017.6.18

摘要：

，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力，了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能，熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力，掌握组装、调试方法。

关键词：

抢答器、抢答电路、定时电路、报警电路、555定时器

一、设计任务与要求

1．设计题目

多路智力竞赛抢答器

2．功能要求

(1) 4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也

分别为1，2，3，4。

(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。

(3) 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号

立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答，同时计数器显示此时的时间。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4) 抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，

定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。(5) 如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警，并封锁输入

编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

(6) 用555定时器产生频率为１Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。

设计步骤及要求：

3．设计步骤及要求

（1）给出定时抢答器的组成框图；

（2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试；

（3）测定定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求；

（4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图；

（5）按照要求写出设计报告。

二、方案设计与论证

2.1方案一、

系统电路由四部分电路组成：抢答电路、定时电路、报警电路、时序控制电路。

系统设计框图如下：

多功能智力抢答器电路图如下：

n

多路智力竞赛抢答器电路

2.2方案二、

同样采用数字电子电路设计，利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、

定时器电路、报警电路和时序控制电路系统模块，再将各个模块组装起来实现要

求的功能。但是设计的电路不一样。方案二电路图如下。

由于方案一下发之前，我们已经着手开始了方案二的制作，因此本次实验采用方案二。

三、系统电路分析与设计

系统电路由四部分电路组成：

1.抢答电路设计

抢答器电路的功能有两个：一个是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按键操作无效。本设计选用优先编码器74HC148和RS锁存器74HC279。其工作原理结合电路图自己分析。

图1 系统设计框图

2.定时电路设计

节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用2片74HC192进行设计(实际提供一片74HC192），最大预置时间为99秒，计数器的时钟脉冲由NE555构成的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。

3.报警电路设计

由555定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号ST’为高电平时，多谐振荡器工作，可驱动蜂鸣器发声；其它时候控制信号ST’为低电平，多谐振荡器电路停振，输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。

4.时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，它主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，扬声器发声报警，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，扬声器发声报警，同时抢答电路和定时电路停止工作。

5.原理图

6.元器件清单

四、实物制作及调试

1、检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。

2、焊接顺序：电阻、二极管、IC插座、三极管、电容器，逐一焊接。先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。要特别注意元器件的安装方向！元件的安装高度是否适中。

3、焊接要点：将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行），立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。

4、按照接线要求位置，将连接线焊接到对应的插孔。注意导线颜色！

5、剪脚：元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。

6、检查元件及IC插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误，将集成电路插入（注意芯片方向）插座。

7、通电测试：将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。连接线时一定要关掉电源！

8、首先清零，然后观察LED数码管变化状态。