数字智力竞赛抢答器

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1、物理与机电工程学院课程设计报告1数字智力竞赛抢答器一、设计任务与要求1、比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一枪答者，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。同时还应设计记分、犯规和奖惩记录等多种功能。2、①、基本部分(1)抢答器可供四组使用，组别键(信)号可以锁存；抢答指示用发光二极管(LED)。(2)记分部分独立(不受组别信号控制)，至少用2位二组数码管指示，步进有10分，并且具有预置、递增、递减功能。(3)要求性能可靠、操作简便。(4)自制稳压电源；②、发挥部分(1)增加抢答路数。(2)数

2、码管显示组别键(信)号。(3)自动记分(受组别信号控制)：当主持人分别按步进得分键、递增键或递减键后能够将分值自动累计在某组记分器上）。(4)超时报警。(5)其它。二、方案设计与论证原理分析：1．抢答器　(1)抢答器同时供七名选手或七个代表队比赛，分别用八个按钮S0～S6表示。　(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。第11页(3)抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。(4)抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定(如

3、30s)。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。(5)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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。(6)如果定时时间已到，无人抢答，该次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。2．计分器（1）设置三个开关，分别具有清零，加十，减十功能的开关，该开关有主持人控制。（2）计分器具有锁存和显示功能，即主持人按下开关时，执行相应的功能。方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功

4、能时比较繁琐难实现。方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2，在实际制作过程中不容易出现错误，即使电路出现故障也容易检查，所以选择方案二。三、单元电路设计与参数计算1.抢答器采用74ls148，74ls192和74ls48组成的，该部分主要完成两个功能：一是分辨选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能，

5、所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程：当主持人控制开关sw2置于“清零”第11页端时，RS触发器的R非端均为0，4个触发器输出（Q4--Q1）全部置0，使74ls148的BI的非=0，显示器灯灭：74ls148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人把开关Sw2置于“开始”时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号，当有选手将键按下时（比如按下按钮5），74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，

6、BI的非=1，经74ls148译码后，显示器显示为“5”。此外，CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平，封锁其他按键的输入。如果再次抢答需有主持人将Sw2开关重新“清除”，电路复位。7路抢答器第11页2.计分器计分电路有数码管，74ls192、71ls48和开关组成。主持人可根据回答的正确与否选择加十或者减十。当比赛需要重新计分时，可按下清零开关。电路原理如下四、仿真过程与仿真结果抢答器电路原理图和计分器电路原理图在在仿真软件protues上进行仿真；仿真图分别如下：第11页图4.1图4.2第11页（图4.2中的三

7、个开关从左至右的功能以此是清零，加十，减十）仿真的结果是初步正确，开始进入实践。五、总原理图及元器件清单1、总原理图（如图所示）第11页2、元件清单序号器材名称及型号规格领用数量单位174ls485个274ls1925个3四脚轻触按键12个4公阴数码管5个510k电阻9个第11页615k电阻2个768k电阻2个8100欧电阻2个96脚自锁开关4个1074ls1921个1174ls2791个1274ls1481个1374ls101个1474ls041个15单排针2个1610uf电容2个17104瓷片电容2个18555定时芯片

8、1个19In40014个20Lm78051个21330uf电容/25v1个22Led灯4个第11页六、安装与调试终于在一步一步的努力中将电路板做出来了，然后将一个一个元器件安装在了电路板上，接着用电烙铁，缓慢又细心的焊好每一个元器件。虽然看起来还不是很熟练，而且还不是那么美观、到位，不过至少全部焊上去了