抢答器设计 数电课程设计

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1、第1章电路设计简介1原理电路设计：1.1电路总体工作框图整个电路框图如上图所示，主要分为两部分，一个是计时部分，一个是抢答电路，其中抢答器电路由，编码器电路，RS触发电路，译码器电路，数码管显示电路组成，封锁电路由三个或门组成，其作用是只让先按下的有效，而后按下的无效，主持人按钮用来将电路复位，并将输出清零和编码电路解除封锁，译码电路用来译出编码，数码显示部分用来显示按下的选手号码，556定时电路用来定答题的时间。15第2章硬件电路的组成1电路工作原理当主持人按下复位键时，RS触发器4Q3Q2Q输出全为零，译码芯片此时输出全为低电平，数码管不亮，因4Q3Q2Q输出全为零，通过三个或门（

2、连接如电路图所示），Ｕ４就输出低电平，此时７４ＬＳ１４８解除封锁，且ＧＳ也变为低电平，５５６的Ｒ与GS相连，所以556不工作，输出去Q为低电平，灯泡不亮。当有答题者按下时，ＧＳ变高，５５６开始工作，灯泡发光，，RS触发器4Q3Q2Q输出不全为零　，所以U4输出为高电平　，74LS148被封锁，后按下的则无效，并且数码管会显示当前按下的选手。当灯泡熄灭第一次表示答题时间到，答题者停止答题。电路原理图如下图1-1电路工作原理图152单元电路设计及芯片简介2.1抢答器控制电路设计抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：（1）当参赛选手按动抢答键时，灯泡发光，并显示相应的组号，

3、抢答电路封锁和定时电路开始工作。（2）当设定的答题时间到，即灯泡第一次熄灭表示时间到，答题人不准再答题。2.2编码器电路的设计编码器采样74ls148作为编码芯片，将输入的信号进行编码，然后输出2二进制码，输出接到74279上，A0，A1，A2均分别接到74279的S上，当输出均为高时表示无选手按下，Ｓ为无效电平，RS触发器输出为低，即无编码输出。74ls148芯片及真值表如下：152.3定时电路由555定时器产生时间脉冲，参赛选手按动抢答键时，即出现正脉冲，定时时间15S，当第一次出现低电平时灯泡熄灭，表示答题时间到，然后主持人即可按复位。它基本原理是，由于电容C的两端的电压不能突变

4、，定时器的2端电压低触发端为低电平，输出端3为高电平。电源经过R1、R2给电容C充电，当电容的电压充到电源电压的2/3时，555内部的MOS管导通，输出为低电平。接着电容通过R2和已经导通的MOS管放电，当电容的两端电压下降到低于1/3的电源电压时，MOS管截止电容放电停止，此时电源通过R1、R2再次向电容充电，如此反复，形成震荡，从而在3端得到时钟脉冲源输出，根据公式：周期T=（R1+2R2）×C×ln2=0.7（R1+2R2）C。　　　　高电平：ＴＷ１＝0.7（R1+R2）C＝１０Ｓ　　　　　　　　　　　　　取：R1＝R2　　　　　　　　　Ｃ＝４７０ｕＦ　　　　　　　则可得R1＝R

5、2＝１５Ｋ152.4复位电路复位电路由三个或门和一块74279组成，当复位之后74279输出均为低电平，且Ｒ均变为无效电平１，Ｓ端接在７４ｌｓ１４８上，无选手按下时，Ｓ均为１，输出Ｑ也就为０，经过或门，在Ｕ４上就为０,７４ＬＳ１４８就没关闭，当有人按下时Ａ０，Ａ１，Ａ２就出现一个负电平并马上变为１，结果Ｑ也就不全为０，此时Ｕ４为１，７４ＬＳ１４８就关闭了，当再按下复位按键，因Ｓ均为高，Ｒ为０时，Ｑ输出就均变为０，Ｕ４再次变为０,即可进行下一轮抢答。７４２７９由四个ＲS触发器构成，因此基本RS触发器的反映了其特点，基本RS触发器真值表如下：R非S非QnQn+1R非S非QnQn+1000不

6、定1001001不定10110100110001101111152.5译码器电路和数码管显示电路的设计抢答部分和倒计时部分的译码器均采用74ls48芯片，而数码管则选择与之相对应的7段共阴数码管搭配，为避免电流过小，可在译码器与数码管间接上拉电阻以增大电流，上拉电阻选用1k的9针排阻。译码器电路和数码管显示电路设计如下：15第3章硬件电路的调试1.仿真软件简介 Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟

7、电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察