抢答器电子课程设计汇本.doc

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1、目录综述11方案设计与分析21.1方案选择21.2芯片组成22电路设计框图及功能描述23单元电路设计33.1按键识别电路33.2显示电路43.3声音提示电路43.4脉冲发生电路54整体电路及仿真64.1电路原理64.2电路仿真74.2.1一号选手抢答74.2.2主持人复位84.2.3二号选手抢答94.2.4三号选手抢答94.2.5互锁功能10心得体会11参考文献12综述智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者观众的极大兴趣，并且能在极短的时间，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中于谁先谁后抢答，若是仅凭主持人的主观判断

2、，就很容易出现错误，所以我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。在本次设计中，将主要实现以下功能：（1）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答（3）抢答器要有显示的功能，抢答一组的灯亮，并且扬声器发声，同时驱动数码管显示该组代号。1方案设计与分析1.1方案选择方案一；继电器抢答器。继电器实现四人抢答设计，其电路要求相关方面知识过于简单，方案简而易行，但方案电路中存在许多不足，而且成本相对过高。方案二：模电抢答器。模电实现四人抢答设计成本过高，控制精度不高，电路操作上存在弊端。方案三：TTL抢答器。TT

3、L数字电路实现四人抢答器设计针对性强、可靠性高，经济成本合理。本设计采取方案三。1.2芯片组成74LS175为抢答的控制电路部分74LS148编码器74LS48驱动数码NE555做脉冲发生部分2电路设计框图及功能描述根据任务要求，四人抢答器的逻辑框图如图2-1所示：抢答按钮优先编码电路译码电路译码显示扬声器电路脉冲发生电路主持人控制开关控制电路图2-1逻辑框图3单元电路设计3.1按键识别电路电路如图3-1所示，该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。图3-1按键识别电路其工作原理为：当主持人控制开关

4、处于“清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和脉冲信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，Q非端均为高电平，与门U2输出高电平在和脉冲信号与在一起给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，由于脉冲频率很高，瞬间就会有一个上升沿，使D触发器触发，Q非端输出低电平，经过与门后，将低电平给脉冲端，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进

5、行下一轮抢答。3.2显示电路电路如图3-2(四个输入端连接Q非端)所示，用二极管的亮灭代表对应的选手是否抢答，同时驱动数码管显示该选手编号图3-2显示电路其工作原理为：当没有人抢答时，Q非端输出高电平，二极管不会发光，优先编码器无有效电平输入，输出的高电平经非门输入到译码器中，数码管显示0。当有人抢答时，对应的的Q非端输出低电平，二极管发光，优先编码器有有效电平输入，最后在数码管上会显示对应选手的编号。3.3声音提示电路电路如图3-3（输入端连接Q非端）所示：其功能就是声音提示，当有人按下抢答键时扬声器就会发出声响。图3-3扬声器电路其工作原理为：当没有人抢答时，高电平输入与非门，扬声器不会

6、响，只要有人抢答，就会有低电平输入与非门，与非门便会输出高电平使扬声器发出声响。3.4脉冲发生电路电路如图3-4所示，主要功能就是产生脉冲信号。其工作原理为：接通电源后，VCC经R1R2给电容C充电。由于电容上电压不能突变，电源刚接通时υC

7、电管饱合导通。于是电容C经R2和部放电管放电，υc按指数规律减小。当υC下降略小于VCC／3时，部比较器A1输出高电平，A2输出低电平，基本RS触发器置1，输出高电平。这时，Q=0，部放电管截止。于是C结束放电并重新开始充电。如此循环不止，输出端就得到一系列矩形脉冲。图3-4脉冲发生电路4整体电路及仿真4.1电路原理整体电路如图4-1所示其工作原理为：当主持人的复位端处于高电平即无效电平时抢答开始，四位选手只