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7路数字竞赛抢答器(课程设计)
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2009-09-01
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《数字电路》
三级项目报告书
项目题目: 多路智力抢答器
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项目组成员:
指导教师:
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目录
摘要.....................................................................................................................................................2
1 方案选择与比较..............................................................................................................................4
1.1 各个实现方案.......................................................................................................................4
方案一〈采用数字电路〉.................................................................................................4
2、基本原理电路...............................................................................................................................5
2.1 原理与分析...........................................................................................................................5
2.2 原理框图...............................................................................................................................6
3、电路元件的选择及参数...............................................................................................................6
3.1 〈74LS148〉........................................................................................................................6
3.2 〈74LS192〉........................................................................................................................7
3.4 〈74LS121〉........................................................................................................................9
3.5 〈NE555〉..........................................................................................................................11
3.5.1 NE555 构成的单稳态触发器.................................................................................12
3.5.2 NE555 构成的多谐振荡器.....................................................................................13
4、电路设计及仿真.........................................................................................................................14
4.1 单元电路设计.....................................................................................................................14
4.1.1 抢答器电路..............................................................................................................14
4.1.2 定时电路..................................................................................................................16
4.1.3 报警电路..................................................................................................................18
4.1.4 时序控制电路..........................................................................................................19
4.2 整体电路.............................................................................................................................20
5、仿真分析.....................................................................................................................................21
5.1 抢答电路仿真.....................................................................................................................21
5.2 定时电路仿真.....................................................................................................................22
5.3 总体电路仿真.....................................................................................................................23
7、主要参考文献.............................................................................................................................25
8 、小组分工及完成情况 ................................................................................................................ 27
9 、心得体会 .................................................................................................................................... 28
摘要
数字电子技术已经广泛地应用于计算机,自动控制,电子测量仪表,电视,
雷达,通信等各个领域。例如在现代测量技术中,数字测量仪表不仅比模拟测
量仪表精度高,功能高,而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术
的发展,尤其是中,大规模和超大规模集成电路的发展,数字电子技术的应用
范围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门,并将产生越来越深刻的影响。
随着现代社会的电子科技的迅速发展,要求我们要理论联系实际,数字电子逻
辑课程设计的进行使我们有了这个非常关键的机会。
抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备,它的发展也是比较快
的,从一开始的光具有抢答锁定功能的一个电路,到现在的具有倒计时、定时、
自动(或手动)复位、报警(即声响提示,有的以音乐的方式来体现)、屏幕
显示、按键发光等多种功能的技术合并,这就可以说明其多种功用及发展的快
速。当今智力竞赛抢答器、有锁定功能抢答器、多功能智力抢答器……可以说
是多不胜数。抢答器适用于各类知识竞赛、文娱综艺节目,尤其是在电视上的
各种知识竞赛,除了可以把各抢答组号、违例组号、抢答规定时限、答题时间
倒计时/正计时在仪器面板上显示外,还可外接大屏幕显示屏显示给赛场与观众,
活跃现场气氛,便于监督,公平竞争;有的抢答器功能还被用在电脑游戏的抢
占上,谁快谁就有奖;有的小型的还可用来训练小孩的反应能力。
本报告先分析了抢答器的各种方案并选择了合适的一种,再阐述了总体电路
原理。对本设计中的各芯片功能进行介绍,分析其在电路中的用途。单元电路
设计以及总体电路设计进行仿真并进行仿真结果分析。
多路智力竞赛抢答器设计
1 方案选择与比较
1.1 各个实现方案
抢答器的设计方案种类很多,可以用单片机来完成,它的功能强大制作简单,
并且外围的元件也很少;也可以用可编程逻辑器件 PLC 来实现,他的制作也是
比较简单;最后也可以用数字电路来实现,它的原理比较简单,集成块的价格
也比较便宜且很容易购买,与我们所学内容联系紧密,能将我们所学知识用于
实际,对巩固所学知识有重要意义,对我们掌握集成芯片逻辑功能的应用有很
大帮助,另外有一些成型电路,如 NE555 标准秒脉冲电路等,使设计更加方
便快捷。
方案一〈采用数字电路〉
定时抢答器的总体框图如图 1 所示,它由主体电路和扩展电路两部分组成。
主体电路完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答键时,能显示
选手的编号,同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢
答的功能。
图 1.1.1
选手抢答按键 主持人控制 秒脉冲产生
优先编码 时序控制 定时电路
译码显示
锁存功能
译码显示
报警电路
图 1 所示的定时抢答器的工作过程是:接通电源时,节目主持人将开关置于“清
除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时显示器显示设定的
时间,当节目主持人宣布“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,扬声器
给出声响提示,抢答器处于工作状态,定时器倒计时。当定时时间到,却没有
选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答。当选手在定
时时间内按动抢答键时,抢答器要完成以下四项工作:
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
显示电路显示编号;
② 扬声器发出短暂声响,提醒节目主持人注意;
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;
④ 控制电路要使定时器停止工作,时间显示器上显示剩余的抢答时间,并保持
到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕,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。
2、基本原理电路
2.1 原理与分析
其工作原理为: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,扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。当
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