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数电课程设计抢答器

数电课程设计抢答器

前言 关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件,在现实生活中很常见,尤其是在随 着各种智益电视节目的不断发展,越来越多的竞赛抢答器被用在了其中,这种抢 答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力,而且能增加节目现场的紧张、 活跃气氛,让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用,运用前 景非常广泛。 在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位 选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中,只靠人的视觉 是很难判断出哪组先答题。 这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢 答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组 优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。 前言 1 一、实验目的 2 二、实验内容和要求 2 三、设计思路 2 四、电路设计 2 1.电路设计指标 3 2.仿真电路组成 4 (1)四路抢答器原理 4 (2)定时器实现 5 (3)计数电路 6 (4)完整电路 7 五、总结与体会 7 六、参考文献 8

一、实验目的 1.学习智力竞赛抢答器电路的工作原理。 2.学习综合数字电子电路的设计、实现和调试方法。 二、实验内容和要求 设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。 要求:每组设置一个抢答按钮供抢答者使用;电路具有第一抢答信号的鉴别和 锁存功能。在此基础上再增加计分电路和犯规电路。 三、设计思路 可将整个系统分为三个主要模块:抢答鉴别模块 QDJB;抢答计时模块 JSQ; 抢答计分模块 JFQ。整个系统的组成框图如图 5-5-8 所示。 图--1 智力竞赛抢答器系统框图 四、电路设计 前言

关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件,在现实生活中很常见,尤其是在随 着各种智益电视节目的不断发展,越来越多的竞赛抢答器被用在了其中,这种抢 答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力,而且能增加节目现场的紧张、 活跃气氛,让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用,运用前 景非常广泛。 在知识竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位 选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中,只靠人的视觉 是很难判断出哪组先答题。 这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢 答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组 优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计,以及它的实际用途。 前言 1 一、实验目的 2 二、实验内容和要求 2 三、设计思路 2 四、电路设计 2 1.电路设计指标 3 2.仿真电路组成 4 (1)四路抢答器原理 4 (2)定时器实现 5 (3)计数电路 6 (4)完整电路 7 五、总结与体会 7 六、参考文献 8

一、实验目的 1.学习智力竞赛抢答器电路的工作原理。 2.学习综合数字电子电路的设计、实现和调试方法。 二、实验内容和要求 设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。 要求:每组设置一个抢答按钮供抢答者使用;电路具有第一抢答信号的鉴别和 锁存功能。在此基础上再增加计分电路和犯规电路。 三、设计思路 可将整个系统分为三个主要模块:抢答鉴别模块 QDJB;抢答计时模块 JSQ; 抢答计分模块 JFQ。整个系统的组成框图如图 5-5-8 所示。 图--1 智力竞赛抢答器系统框图 四、电路设计

图--2 1.电路设计指标 I.本抢答器最多可提供 4 名参赛选手使用,编号为 1~4 号,各队分别用一个按 钮(S1~S4)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关 S5,该开关由主持人 控制。 II.抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用发光二极管指示灯显示出来,同 时蜂鸣器发出间歇式声响,主持人清零后,声音提示停止。 III.抢答先后的分辨率为 1ms。 IV.开关 S5 作为清零及抢答控制开关(有主持人控制),当开关 S5 被按下时, 抢答电路清零,松开后则允许抢答,输入抢答信号由抢答按钮的 S1~S4 实现。 V.有抢答信号输入时,有数码管显示出相应组别的号码。此时再按其他任何一个 抢答开关均无效,指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变。 VI.能完成由主持人控制的 30 秒倒计时,有抢答信号输入后计时器停止。 VII.能完成定时器复位,启动,暂停/继续计数。 VIII.能完成对每个选手抢答次数的记录,并可复位。 2.仿真电路组成 (1)四路抢答器原理 见图--3 图--3 该电路由四个 D 触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。其中 S1,S2,S3、 S4 为抢答人按钮,S5 为主持人复位。74LS175 为四 D 触发器。 无人抢答时,S1~S4 均未被按下,1D~4D 均为低电平,在 555 定时器电路产生 时钟脉冲作用下,1Q 立即变为高电平,对应指示灯 X1 发光,同时数码管显示 为 1,将 555 定时脉冲封锁,此时送给 74ls175 的 CLK 端不再有脉冲信号,所 以 74LS175 输出不再变化,其他抢答者再按下按钮也不起作用,从而实现了抢 答。若要清除,则由主持人按 S5 按钮完成,并为下一次抢答做好准备。 (2)定时器实现 ①秒脉冲发生器由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器。F=1Hz

定时器电路见图--4 图--4 ②计数器由两片 74LS192 同步十进制计数器构成 利用错位输出端 BO 于下一级 DOWN 相连 30 循环设置为,十位片 DCBA=0011 个位片 DCBA=0000 ③译码及显示电路有译码驱动器 74LS48 和 7 段数码管组成 ④控制电路 与非门 U20A 和 U21A 组成 RS 触发器,实现计数器复位、计数和保持 30 电路如图--5 所示 图--5 (3)计数电路 计数器由 74LS192 构成 置数输入端接地,up 端接选手输入信号,当有信号输入是加一,load 端接电源 和复位开关用于复位,down 加开关控制计数器的减法, 电路如图--6 图--7 (4)完整电路 见图--8 图--8 五、总结与体会 本系统是一个可供 4 人抢答的抢答器,当主持人按下禁止抢答的开关时,抢答被 禁止.如果在此期间选手将不能抢答;当控制开关断开时抢答允许,此时若有人抢 答,数码显示器将显示抢答者的组数,提示主持人抢答已经完成. 本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。 因而在许多方面都还 不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解,不能熟练运用,因而不能完 全的一次性设计好该电路。不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识,学会 了 Multisim 的一些基本使用方法,培养了我们独立思考问题解决问题的能力, 加深了我们对数电、模电知识的理解,巩固了我们的学习知识,有助于我们今后 的学习。 总之,在这次的课程设计过程中,我收获了很多,即为我的以后学习设计有很 大的帮助,也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。 六、参考文献 ①《基于 Multisim10 的电子仿真 实验与设计》 王连英 北京邮电大学出本 社 ②《电子技术动手实践》 崔瑞雪 北京航空航天大 学出版社 ③《数字电子技术基础》 余孟尝 高等教育出版社

图--2 1.电路设计指标 I.本抢答器最多可提供 4 名参赛选手使用,编号为 1~4 号,各队分别用一个按 钮(S1~S4)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关 S5,该开关由主持人 控制。 II.抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用发光二极管指示灯显示出来,同 时蜂鸣器发出间歇式声响,主持人清零后,声音提示停止。 III.抢答先后的分辨率为 1ms。 IV.开关 S5 作为清零及抢答控制开关(有主持人控制),当开关 S5 被按下时, 抢答电路清零,松开后则允许抢答,输入抢答信号由抢答按钮的 S1~S4 实现。 V.有抢答信号输入时,有数码管显示出相应组别的号码。此时再按其他任何一个 抢答开关均无效,指示灯依旧保持第一个开关按下时所对应的状态不变。 VI.能完成由主持人控制的 30 秒倒计时,有抢答信号输入后计时器停止。 VII.能完成定时器复位,启动,暂停/继续计数。 VIII.能完成对每个选手抢答次数的记录,并可复位。 2.仿真电路组成 (1)四路抢答器原理 见图--3 图--3 该电路由四个 D 触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。其中 S1,S2,S3、 S4 为抢答人按钮,S5 为主持人复位。74LS175 为四 D 触发器。 无人抢答时,S1~S4 均未被按下,1D~4D 均为低电平,在 555 定时器电路产生 时钟脉冲作用下,1Q 立即变为高电平,对应指示灯 X1 发光,同时数码管显示 为 1,将 555 定时脉冲封锁,此时送给 74ls175 的 CLK 端不再有脉冲信号,所 以 74LS175 输出不再变化,其他抢答者再按下按钮也不起作用,从而实现了抢 答。若要清除,则由主持人按 S5 按钮完成,并为下一次抢答做好准备。 (2)定时器实现 ①秒脉冲发生器由 555 定时器和外接元件 R1、R2、C 构成多谐振荡器。F=1Hz 定时器电路见图--4

图--4 ②计数器由两片 74LS192 同步十进制计数器构成 利用错位输出端 BO 于下一级 DOWN 相连 30 循环设置为,十位片 DCBA=0011 个位片 DCBA=0000 ③译码及显示电路有译码驱动器 74LS48 和 7 段数码管组成 ④控制电路 与非门 U20A 和 U21A 组成 RS 触发器,实现计数器复位、计数和保持 30 电路如图--5 所示 图--5 (3)计数电路 计数器由 74LS192 构成 置数输入端接地,up 端接选手输入信号,当有信号输入是加一,load 端接电源 和复位开关用于复位,down 加开关控制计数器的减法, 电路如图--6 图--7 (4)完整电路 见图--8 图--8 五、总结与体会 本系统是一个可供 4 人抢答的抢答器,当主持人按下禁止抢答的开关时,抢答被 禁止.如果在此期间选手将不能抢答;当控制开关断开时抢答允许,此时若有人抢 答,数码显示器将显示抢答者的组数,提示主持人抢答已经完成. 本次设计是本人第一次运用数字电路模拟实际的东西。 因而在许多方面都还 不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解,不能熟练运用,因而不能完 全的一次性设计好该电路。不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识,学会 了 Multisim 的一些基本使用方法,培养了我们独立思考问题解决问题的能力, 加深了我们对数电、模电知识的理解,巩固了我们的学习知识,有助于我们今后 的学习。 总之,在这次的课程设计过程中,我收获了很多,即为我的以后学习设计有很 大的帮助,也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。 六、参考文献 ①《基于 Multisim10 的电子仿真 实验与设计》 王连英 北京邮电大学出本 社 ②《电子技术动手实践》 崔瑞雪 北京航空航天大 学出版社 ③《数字电子技术基础》 余孟尝 高等教育出版社


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