6路抢答器设计

多路数字式竞赛抢答器的设计与制作

课程设计报告

学院：自动化工程学院

班级：测控081

设计人：郭秋艳

学号：0807250103

指导老师：关硕黄俊峰张玉财

时间：2010年7月14日

目录

一．设计任务与技术要求 (3)

二．方案的论证及电路的工作原理 (3)

1.方案论证.................................................................... (3)

2. 工作原理 (4)

三：单元电路的设计及电路图 (4)

1.抢答器电路 (4)

2.定时电路 (6)

3报警电路 (7)

4. 时序控制电路 (7)

5计分电路 (8)

四．元器件的选择 (9)

1.74LS148 (9)

2，74LS279/R-S 锁存器.............................................................. . (10)

3. 74LS192 (11)

4.74LS48 (12)

5. 555定时器 (13)

6.74ls121 (14)

五，需要的元器件清单 (15)

六．心得体会 (16)

七．参考文献 (16)

一：设计任务与技术要求

1、设计任务

设计制作一个可供6组选手参加比赛的数字式竞赛抢答器。

2、技术要求

(1)抢答器同时供6组选手，分别用6个按钮S0—S5表示。

(2)设置一个系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

(3)抢答器具有第一个抢答信号的鉴别和数据锁存，显示的功能。抢答开始后，若选手按动抢答按钮，锁存相应编号，并在LED数码管上显示该编号，同时扬声器给出声响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具有计分，显示的功能。预置分数可由主持人设定，并显示在每名选手的计分牌上，选手答对加10分，答错扣10分。

(5)抢答器具有定时抢答的功能，抢答时间由主持人设定。当主持人按下开始按钮后，定时器开始减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5S 左右。

(6) 参赛选手在设定时间内抢答有效，抢答有效，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。

(7) 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“00”。

(8)抢答器具有犯规提示的功能，对提前抢答和超时抢答的选手，扬声器会发出警示信号，并在显示器上显示其编号。

二：方案的论证及电路的工作原理

1.方案论证

方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。

方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。

经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件来进行仿真调试，再进行逐步改进。

2.工作原理

抢答器由输入电路，判别电路，显示电路，秒脉冲发生器，计时电路和报

警电路等组成。抢答器在接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灯灭，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”，抢答选手按下自己面前的按钮，输入电路立即输出一抢答信号，经锁存器等判别电路后，锁存第一抢答者信号，并封锁输入电路，禁止其他选手抢答，同时锁存输出信号驱动数码管显示。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。计数器选用十进制加/减计数器，计数输入由秒脉冲发生器提供。

数字式抢答器原理框图如下：

图1

三：单元电路的设计及电路图

(1)抢答器电路

参考电路如图2所示。该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。

工作过程：开关S置于"清除"端时，4个触发器输出置0，使74LS148的输入使能端＝0，使之处于工作状态,发光二极管不发光。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS148处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为"5"。此外，1Q＝１，使74LS148 ＝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１Q＝１，使编码器的控制端＝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”，然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表1为其功能表。

图2 74LS148的功能真值表:

表1

(2)定时电路

图3

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。可预时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计

(3)报警电路

由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（R1＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。