数电课设八位智能抢答器

武汉理工大学《数字电子技术基础》第1页1课程设计任务书学生姓名：李董帅专业班级：通信1301指导教师：黄铮工作单位：武汉理工大学题目:智能抢答器的设计与实现初始条件：本设计既可以选用集成电路：74LSl48，74LS279，74LS48，74LSl92，NE555，74LS00，74LSl21和其它器件等，实现八路定时抢答功能；又可以使用单片机系统构建多路数字定时抢答器。要求用蜂鸣器和光电二极管作声光报警器件，工作电源Vcc为+5V。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。2、技术要求：1）可同时供8名选手（或代表队）参赛，其编号分别是0到7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应；给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)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，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其它选手抢答。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由主持人设定(如30秒)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。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，并保持到主持人将系统清零为止。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，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。武汉理工大学《数字电子技术基础》第2页23、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：1、年月日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《数字电子技术基础》第3页3目录摘要........................................................................4Abstract....................................................................51设计任务及系统功能简介....................................................61.1设计任务.............................................................61.2基本功能.............................................................61.3扩展功能.............................................................62方案设计与论证............................................................62.1方案论证与比较.......................................................62.2方案选择.............................................................72.3具体方案.............................................................72.3.1方案一.........................................................72.3.2方案二.........................................................82.4方案选择.............................................................83设计及原理................................................................83.1总体方案设计.........................................................83.1.1方案思路.......................................................83.1.2总电路框图.....................................................93.2重要芯片的功能与原理.................................................93.2.1七段数码管器件.................................................93.2.174LS48译码驱动器.............................................103.2.2RS触发器.....................................................113.2.374LS148优先编码器............................................133.2.474LS129十进制可逆同步计数器..................................143.2.5555定时器....................................................163.3各模块设计方案及原理说明............................................173.3.1抢答电路......................................................173.3.3蜂鸣器报警电路................................................204电路仿真.................................................................214.1抢答电路仿真........................................................215实验结果分析.............................................................246收获、体会和建议.........................................................257元器件清单...............................................................26主要参考文献...............................................................27武汉理工大学《数字电子技术基础》第4页4摘要抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发,利用电子设计自动化(EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。关键词:电子设计自动化；数字电子技术；抢答器；仿真武汉理工大学《数字电子技术基础》第5页5AbstractResponderisatoolthathasbeenwidelyusedinvariousintelligenceandknowledgecompetitionsoccasions.Thedesigntoeight-wayquizResponderbasicconcepts,fromthepracticalapplication,theuseofelectronicdesignautomation(EDA)technology,withdigital,analogelectronicsdesignextensionoftheansweringdevice.ThedesignoftheResponderuseMultisim11completedtheschematicdesignandcircuitsimulation,withdigitaldisplay,countdownshows,codinganddecodingfunctions,withgoodresults.Keywords:EDA;digitalelectronictechnology;Responder;Simulation武汉理工大学《数字电子技术基础》第6页61设计任务及系统功能简介1.1设计任务利用各种器件设计一个八路智力竞赛抢答器。了解电路设计流程，掌握智力抢答器的工作原理及其设计方法，进行抢答器主体电路、可预置时间的定时电路、时序控制等电路的分析与设计。画出定时抢答器的整机逻辑电路图，并能对其在电路中的作用进行分析。1.2基本功能在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时指示灯(发光二极管)亮。此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。（3）若超时仍无人抢答，则报警指示灯熄灭。1.3扩展功能（1）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，同时扬声器给出音响提示。（2）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30秒)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。（3）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，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。2方案设计与论证2.1方案论证与比较与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵，避免有人在主持人说“开始”前提前抢答而违反规则。2、具有定时功能，在30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。武汉理工大学《数字电子技术基础》第7页72.2方案选择根据系统方框图的原理有两种设计方案可供选择。1、选手触摸按钮后的信号首先进入RS触发器，CP脉冲控制锁存效果，然后输出再进行编码，译码显示。2、可以用单片机编程实现，其实使用单机做最简单。2.3具体方案2.3.1方案一(1)本方案定时抢答器的总体框图如下图所示，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(2)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“消除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，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