四人抢答器课程设计报告_选定

本科课程设计专用封面
设计题目： 四人抢答器 所修课程名称： 电子技术基础数字部分 修课程时间： 2012 年 9 月 26日至 12月 27日 完成设计日期： 2012 年 12月 27 日 评阅成绩： 评阅意见：
评阅教师签名： 年 月 日
____工____学院__2010__级__电气工程及其自动化__专业 姓名_______ 学号________________
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四人智力竞赛抢答器
一、设计题目
四人智力竞赛抢答器
二、设计任务与要求
1）设计任务
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。

用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”。

选手抢答时，数码显示选手组号，倒计时停止，此时抢答按键无效，数码管显示数字不能改变；倒计时完成之后抢答按键被锁住，按键无效。

2）设计要求
(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（抢答显示数码管灭灯）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，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，抢答按键被锁住，直到主持人恢复倒数数据。

参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，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)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z 的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。

三、选用器材
DZX 电子学综合实验台。

1.直流稳压电源
2.集成电路
74LS00,74LS112,74LS20,74LS148，74LS04，74LS48，74LS08，74LS190，74LS02，74LS11，555，74LS160.
3.显示器：共阴极数码管
4.电阻，电容
5.喇叭，单刀双掷开关等
四、设计方案
1、总体电路设计：
实现功能：打开开关，拨下倒计时快关，倒计时开始，四位选手开始抢答。

当有选手抢答时，计时器停止，上方数码管显示该选手编号。

如果10秒倒计时结束依然没有选手抢答，上方数码管自动所存，选手按键不在工作，直到电源开关断开。

2、各个部分电路设计
抢答电路部分：
本电路使用74ls00与74ls112配合使用，实现D触发器。

74ls112输出接四输入与非门再接非门，与脉冲接两输入与非门与74ls112CP端相连，实现所存。

D触发器接74ls148,74ls04,74ls48，数码管。

脉冲电路部分：
本课程设计采用555定时器组成的多谐振荡器原理产生电平脉冲。

公式：T=0.7(R1+2R2)C.
在本课程设计中选取R1=100KΩ，R2=150KΩ，C=220nf。

1s
计算结果T=0.7(R1+2R2)C=0.0616s≈
16
既频率f=16Hz
采用计数器74ls160分频，做16分频，得到1Hz脉冲，接倒计时部分。

倒计时电路部分：
倒计时部分采用74ls190可变计数器为核心。

这里使用减法功能。

“15、1、10、9”是“预置数”的设置引脚，这里设置为9，既“1001”。

引脚13为借位端，当倒计时减法遇到借位时，13引脚发出一个低电平脉冲，将这个脉冲引入74ls11三输入与门，实现所存，既实现倒计时为“0”是不再跳变为“9”。

引脚11为控制端，低电平有效，当11为低电平时输出为预置“9”，74ls190后接译码电路74ls48与数码管。

3、各个元件统计
元件名称数量元件名称数量
74ls001555计时器2
74ls1122共阴极数码管2
74ls1481510Ω电阻12
74ls2011k电阻3
74ls081220nf电容1
74ls160010nf电容2
74ls11 1470uf电容1
74ls1901单刀双掷开关6
74ls022
74ls042
五、调试电路及其注意事项
1、调试脉冲电路：依照电路图链接电路，在测试过程中发现，抢答
部分对脉冲频率要求很高，一般要求为较高频率输出。

而由于本课程设计器材数量的限制，74ls160数量有限，且分频能力有限，故小组决定倒计时部分脉冲单独使用一个555计时器，与当前555分开使用，不在使用74ls160分频。

此时电阻电容应该重新选择。

如下：
第一个555计时器选择电阻电容如下
公式：T=0.7(R1+2R2)C.
在本课程设计中选取R1=510Ω，R2=510Ω，C=220nf。

计算结果T=0.7(R1+2R2)C=2.3562×10-4s
既频率f=4244.1Hz
第二个555计时器选择电阻电容如下：
公式：T=0.7(R1+2R2)C.
在本课程设计中选取R1=1KΩ，R2=1KΩ，C=470μf。

计算结果T=0.7(R1+2R2)C=0.98s≈1s
既频率f=1Hz
如图：
2、调试倒计时部分电路：依照电路图链接电路，在此部分中注意数
码管的选用，注意共阴极与共阳极数码管的连线区别。

脉冲输入使用之前已经经过调试的555脉冲产生电路。

连接电路之后检查功能。

通过控制开关使其实现倒计时功能。

3、调试抢答部分：依照电路图连接电路，脉冲输入使用555脉冲产生电路，从555芯片的3引脚接出脉冲信号作为输入。

抢答部分要求频率较高，所以555不需要进行分频，直接接入抢答部分。

线路连接完成之后检查各个抢答开关能否控制输出。

一次打开开关，观察数码管上显示数字是否正确。

调试抢答部分是否具有所存功能，知道成功为止。

4、注意数码管得选用，本设计两个数码管全部选用一位共阴极数码管。

5、检查整体电路，观察有无链接错误或链接脱落，最终测试整个完整电路是否能正常工作。

6、调试电路完成之后对比电路图，改进电路图中错误与不足的地方，方便之后焊接电路板。

7、调试过程中图片见附页。

六、焊接电路板
依照先前改进过的电路图，焊接电路板，焊接过程中注意安全，要在专业实验室焊接。

焊接电路板过程中图片详见附页。

七、结果与总结
实物产品能够基本实现抢答功能、倒计时功能，实验成功，课程设计
电子课程设计是本学期的第一门课程设计，我们小组选择的是四人智力竞赛抢答器的设计，这个课题用到了数字电路方面的知识，通过这次课程设计，不仅加强了我们的动手能力，也使我们对与非门以及集成电路有了一定的了解，对课本上的知识有了进一步的掌握。

八、小组成员
组长：王赞名，组员：肖倩、邱婷
九、参考文献
1、《电子技术基础（数字部分）》，康华光、邹寿彬、秦臻，高等教育出版社，2012年。

2、《电气类专业实验指导丛书——公共课实验教程》，汤勉刚，西南交通大学出版社，2010年。

3、《电子技术课程设计——四人智力竞赛抢答器设计》，安徽科技学院课程设计资料，2011年。

调试阶段整体图片：
整体电路板成品图片：
电路板背面焊接图片：
电路设计（20）实物制作（20）效果（30）答辩（10）设计报告（20）总成绩。