《四路定时抢答器设计》课程设计任务书

学号：课程设计题目四路定时抢答器设计学院自动化专业电气班级姓名指导教师龚跃玲2014年6月24日武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：龚跃玲工作单位：自动化学院1、题目:四路定时抢答器任务：设计一个可同时供4名选手或4个代表队参加比赛的智力竞赛抢答器，。要求：1)主持人可控制系统清零和抢答的开始。2)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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时封锁抢答输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。3)抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以设定。当主持人启动控制开关后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。4）参赛选手在设定的时间内进行抢答，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，并保持到主持人清零为止。5）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，系统进行报警并封锁抢答输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0。6）对设计电路进行仿真。2、初始条件1）实验室提供万用表、信号发生器、直流稳压电源、示波器等设备。2）学生已学习了大学基础课程和《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电力电子变流技术》等专业基础课程。3）学生已参加过电工电子实习，掌握了用PROTEL绘制电路图的方法。4）主要参考文献a）《新编电子电路大全》第1、2、3、4卷中国计量出版社b）《传感器及其应用电路》何希才编著电子工业出版社c）《电子线路综合设计》谢自美主编华中科技大学出版社武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书2d）《集成电路速查手册》王新贤主编山东科学技术出版社e）《电力电子电路设计》钟炎平主编华中科技大学出版社f）《电子技术工艺基础》王天曦李鸿儒编著清华大学出版社3、要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1）课程设计结束时每个学生要交一份按统一格式要求撰写的课设说明书，并装订成册。2）课程设计说明书中每个题目要求有方案比较、绘制方框图、电原理图，阐述电路工作原理、每个元器件的主要参数、设计电路的性能指标及电路仿真效果图等。3）说明书中除个人签名外，其它文字、符号、图形或表格一律用计算机打印。4）文字、符号、图形等必须符合国家标准。5）独立完成设计任务，严禁相互抄袭，违者作不及格处理。4、时间安排设计时间为一周（6月17日—6月24日），具体时间安排如下：1）6月17日上午，指导教师讲授课程设计的有关基本知识，布置设计任务等；2）6月17日下午——6月18日学生搜集、查阅资料；3）6月19日下午——6月20日学生完成初步设计；4）6月21日教师检查设计进度；5）6月22日——6月23上午学生深化设计；6）6月23日下午——6月24日上午答疑、质疑；7）6月24日下午进一步完善设计，形成设计说明书电子文档并打印、装订、提交。指导老师签名：2014年6月25日系主任（或负责教师）签名：2014年6月日武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书1目录摘要.........................................................................I四路定时抢答器..............................................................11四路定时抢答器设计........................................................11.1电路原理系统框图.....................................................11.2方案的选择..........................................................11.2.1整体方案一.....................................................11.2.2整体方案二.....................................................21.3方案比较与选择......................................................31.4元器件的选取........................................................31.4.1555信号发生电路电阻、电容的选择...............................31.4.2锁存芯片的选择.................................................31.4.3计数器的选择...................................................41.4.4译码器的选择...................................................51.4.5显示器件的选择.................................................61.4.6编码器的选择...................................................62整体设计方案的分析........................................................72.1信号发生电路........................................................72.1.11HZ信号发生电路...............................................72.1.220KHZ信号发生电路.............................................82.2抢答电路............................................................92.3报警电路...........................................................102.4定时设置电路.......................................................102.5倒计数电路.........................................................112.5.1个位倒计时部分................................................112.5.2十位倒计时部分................................................122.6显示电路...........................................................123.所选方案总原理图.........................................................13武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书23.1总电路图............................................................133.2工作原理............................................................143.3元件清单............................................................144.仿真与调试...............................................................144.1仿真软件选择........................................................154.2仿真图示............................................................15结束语.....................................................................17致谢.......................................................................18参考文献...................................................................19本科生课程设计成绩评定表...................................................20武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书I摘要抢答器在现实生活中很常见，主要运用于各类竞赛中。在抢答过程中，一定时间内为了知道是哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。在基本的抢答功能基础上，该装置要求主持人可控制抢答的开始和清零。主持人设置好每一次抢答的时间后启动控制开关，数码管上显示倒计时，若选手在规定时间内抢答有效则数码管上显示该选手的编号且倒计时停止，同时对抢答电路进行锁存，禁止其他选手抢答。若在规定时间内无人抢答，则本次抢答无效，报警电路工作，系统以流水彩灯及蜂鸣器的方式进行报警并封锁抢答输入电路，禁止选手超时后抢答，此时定时电路显示0，直至主持人控制清零进行下一轮的抢答。关键词：抢答定时报警数码管显示武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书1四路定时抢答器1四路定时抢答器设计1.1电路原理系统框图根据设计要求的功能，本次设计的四路定时抢答器，其系统原理系统框图如图1-1所示：图1-1四路定时抢答器系统原理框图1.2方案的选择1.2.1整体方案一对照上方图1-1的原理系统框图，此方案满足设计要求，并在设计要求的基础上充分考虑实际使用者的实用性和便利性。在定时时间设置方面，在计时十位部分，本方案采用拨码开关，直接输入对应的时间，通过74LS148编码，74LS192译码输入CD4511，在数码管上进行显示，设置时间范围为0~60s，分辨率为10s，符合大众习惯及常用定时时间。此外，在抢答时间内无人抢答时，本方案采用流水彩灯加蜂鸣器进行警报，更适用于实际情况。且本方案使用元件多为价格低廉的电阻及门电路，芯片较少，大大降低了设计成本。整体方案一的原理图如图1-2所示：抢答按钮抢答电路锁存电路译码电路译码电路主持人控制开关定时电路控制电路译码显示译码显示定时设置按钮555信号发生电路报警电路555信号发生电路武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书2图1-2方案一整体原理图1.2.2整体方案二方案二与方案一基本相同，都能达到设计要求，仅在定时时间设置有所不同，该方案个位和十位部分结构和设置方法相同，均通过4位拨码开关直接输入译码器74LS192N，再通过CD4511和数码管进行显示。在设定时间时主持人应输入定时时间十位和个位的对应二进制代码。例如：若主持人设置抢答时间为15s，则应分别在十位和个位的拨码开关上拨出0001和0101。若拨码值对应的十进制值大于9则数码管熄灭无显示。定时设置范围为0~99s，设置分辨率为1s，且减少了原件的使用。整体方案一的原理图如图1-2所示：图1-3方案二整体原理图武汉理工大学《电工电子综合课设》课程设计说明书31.3方案比较与选择上述两个方案在其余功能部分基本一致，均功能完善满足设计，但在定时设置电路部分各有优劣。方案一虽元件较多，定时设置范围0~60s较小，分辨率10s较大，但其