6人抢答器课程设计

目录

1 设计任务与要求 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 设计要求 (1)

2总体方案设计 (1)

2.1 主体电路设计 (1)

2.2 扩展电路设计 (1)

3单元模块设计 (2)

3.1 秒脉冲产生电路设计 (2)

3.2 抢答电路设计 (3)

3.3 定时电路设计 (4)

3.4 控制电路设计 (4)

3.5 报警电路设计 (5)

3.6 译码显示电路设计 (5)

4 芯片选择 (6)

4.1 优先编码器74LS148 (6)

4.2 计数器74LS192 (7)

4.3 触发器74ls279 (8)

4.4 译码器74ls48 (8)

5 电路仿真分析 (9)

6安装调试 (11)

8 心得体会 (12)

参考文献 (12)

附录1 (12)

附录2 (12)

抢答器设计

1 设计任务与要求

1.1设计任务

设计一个能完成6人抢答的抢答器。

1.2设计要求

（1）主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答，否则犯规。

（2）正常抢答后显示抢到的队号，有铃声响起,如果犯规则显示队号,并报警。

（3）如果20秒内没有抢答，则说明该题超时作废，电路报警。

（4）复位键用于恢复犯规或超时状态。

2总体方案设计

2.1 主体电路设计

（1）有多路抢答，抢答台数为6。

（2）具有抢答开始后20秒倒计时，20秒倒计时后无人抢答显示超时，并报警。

（3）能显示超前抢答台号并显示犯规报警。

（4）系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答按键按下，该路抢答信号将其余各路抢答信号封锁，同时铃声想起，直至主持人清零，显示牌显示该路抢答台号。

2.2 扩展电路设计

（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为20秒。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。

（2）参加选手在未开始抢答时按下抢答键，则犯规。显示选手的编号,并报警。

（3）参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

（4）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，封锁输入电

路，禁止选手超时后抢答。

如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。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。

图1 总体方框图

3 单元模块设计

3.1 秒脉冲产生电路设计

设计电路见图2所示。由555定时器构成的多谐振荡器是数字钟的核心部分，需要由它产生CLK信号控制着计数器的计数。振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说555产生出来的秒脉冲不太稳定，所以我们需要在555定时器的5角处连一个C（0.01uf)的电容，达到精确及保护电路的作用。另外，在上图构成的多谢振荡器电路中，要求R1为5.1K的电阻、R2为4.7K的电阻，C1为100uf 的电容，Vcc为+5V电源。

图2 秒脉冲产生电路图

3.2 抢答电路设计

设计电路见图3所示。电路选用优先编码器74LS148 ,74LS48,LED数码管和锁存器74LS279来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关从左到右，分别是1,2,3,4,5,6,7.7是控制清零端，当7断开（清零）时，如果1到6开关有闭合的,数码管会显示闭合开关的编号；当7闭合时，抢答器处于工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下1），74LS148的输出经74LS48译码器接到七段显示电路处于工作状态，1Q2Q3Q=001,经译码显示为“2”。此外，4Q＝1，使74LS148优先编码工作标志端（图中5号端）＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开时，此时由于4Q 仍为1，使优先编码工作标志端为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7开关重新置“清零”然后才可能进行。

图3 抢答电路

3.3 定时电路设计

具体如图4所示，该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制可逆计数器74LS192、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端由主持人控制实现预置数，当主持人端为低电平时,74ls192置数;当主持人端为高电平时,电路开始倒计时。当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，之后选手抢答无效并报警。

图4 定时电路

3.4 控制电路设计

（1）倒计时部分的控制电路：

由555 芯片构成多谐振荡电路 ,74ls192的TCD端经反相器的输出信号与555的输出信号相或，输出的信号再与74ls148的15号管脚的输出信号或非。当TCD端经反相器的输出信号和74ls148的15号管脚的输出信号都为低电平时，74ls192的输入脉冲根据555 的输出信号变化；当TCD端经反相器的输出信号和74ls148的15号管脚的输出信号都为高电平时，74ls192的输入脉冲被锁定在低电平，由于74ls192是由上升