四路抢答器课程设计

课程设计说明书

2015-2016 学年第 1 学期

学院：

专业：

学生姓名：学号：31

课程设计题目：4路抢答器（含直流电源）制作指导教师：

日期：2015-12-18

目录

1、课程设计目的 (3)

2、课程设计内容和要求

2.1、设计内容 (3)

2.2、设计要求 (3)

3、设计方案 (3)

3.1.1、设计电路功能的分析 (3)

3.1.2、方案论证 (4)

3.2、主要芯片介绍 (4)

3.3、抢答电路设计 (8)

3.4、显示电路设计 (9)

3.5、555震荡电路设计 (9)

3.6、电源电路 (10)

3.7、时钟电路 (10)

3.7、违规控制 (11)

3.9、整体电路 (11)

4、课程设计总结 (12)

5、参考文献 (12)

1 课程设计的目的

1，了解抢答器电路设计的基本实现原理；

2，掌握时序逻辑电路的逻辑功能和使用方法；

3、Protues仿真。

2 课程设计的设计和要求

2.1 设计内容

1，查阅所用器件技术资料，详细说明设计的抢答器电路工作流程；

2，抢答器电路采用与编码器、译码器、定时器、电阻、电容、与或非门等电子器件构成，参加组数为四组。

3，电路可以实现由选手按键先后判断谁获得答题权；抢答成功时点亮相应的指示灯，且抢答成功选手号数在数码管上显示。

4，主持人没有按抢答开始按键时，若有人抢答，抢答无效，且该选手直接取消抢答资格；

5, 抢答开始后有20S抢答倒计时，成功抢答后要有60S回答问题倒计时。

2.2 设计要求

基本要求：

(1) 在抢答开始后，若有参赛者按下抢答按钮，能准确判断出最先按下抢答按钮的参赛选手，并把其编号显示出来。

(2) 成功抢答后，若再有人按下抢答按钮，抢答状态不发生改变。

(3)具有复位功能，按下复位按钮，可进入下一次抢答准备阶段。

(4)要完成作品的仿真演示（用proteus仿真软件实现）和实物制作（万能板上焊接电路），且作品设计中只能用编码器、译码器、定时器、电阻、电容、与或非门等基本器件或芯片，不可以用单片机或PLC等控制器。

（5）作品工作电压只提供交流220V电源，作品中所用其他电压由交流220V 电源进行转换供给，电源转换电路须自行设计制作。

发挥部分：

（1）抢答开始后要有20S抢答倒计时，成功抢答后要有60S回答问题倒计时。

（2）若抢答者违规，能实现用指示灯记录违规情况，达到一定违规次数后有相应处理措施。

（3）在实现上述功能外，可自行设计增加具有创新特色的抢答器附加功能。

3 方案的设计

3.1.1设计电路功能的分析

通过任务书可知该电路的功能为：1，主持人还没说开始抢答，选手不能抢答，如果有选手在主持人还没说开始抢答时抢答会被视为违规操作，违规者直接取消抢答资格；2，主持人说开始抢答时，选手开始抢答,抢答开始后有20S抢答倒计时；3，抢答时，分辨出选手按键的先后并锁存优先抢答器的编号，使非优先者抢答无效；4，抢答成功的人对应的发光二级管亮并数码管显示对应的号数；5，抢答时间有60秒，60秒后自动复位，若60秒内回答完，可以手动复位。

通过分析，知工作原理是：通电后，主持人按下开始抢答按钮，主持人宣布抢答“开始”，倒计时20秒，20秒内选手可以抢答，抢答器处于工作状态。抢答器需完成：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码电路使对应的二极管发光，显示对应选手号数；②抢答成功后倒计时改为60秒，60秒内选手必须完成答题内容；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答，若60秒抢答成功的选手未能完成答题内容，系统自动复位。

3.1.2 方案论证

本课题的设计方案的电路主要由主题电路和扩展电路构成。通过控制电路和主持人开关启动抢答电路两部分组成主体电路；优先编码电路、锁存器、译码电路将选手的输入信号通过二级管输出，以及播放音乐，构成扩展电路。

图1. 四路抢答器的工作框图

工作原理：接通电源后，主持人未按下开始抢答按钮，抢答器处于禁止状态，发光二级管灭，数码管显示0，此时，若有选手抢答，视为违规，相应的二极管发光，并且取消抢答资格；当主持人将按下开始按钮，抢答器开始工作，选手开始抢答并且倒计时20秒，通过优先判断，编号锁存，及译码电路，对应的二极管发光，并使数码管显示抢答成功的选手号数；当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，若60秒抢答成功的选手未能完成答题内容，系统自动复位，以便进行下一轮抢答。

通过对该方案进行分析可知：通过控制电路，使电路图简单明了，避免重复，控制起来更加方便。选手的动作的先后有很强的分辨力，即使先后只相差几毫秒，抢答器也能分辨出来，抢答器直线实现动作选手的编号，并保持到主持人清零为止，加上定时系统配合应用。因此该方案具有较强的实用性。

3.2 主要芯片介绍

3.2.1优先编码器74ls147

引出端符号：

1－9 编码输入端(低电平有效)，ABCD 编码输出端(低电平有效)

3.2.2 D触发器74ls175：

数据选择端（S）为四组共用，供四组从各自的2个数据（A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4）中分别选取1个所需数据，只有在四组共用的选通端G为低电平时才可选择数据。

3.2.3 译码器74ls247