【正文】 中 南 大 學(xué) 電子技術(shù) 課程設(shè)計報告 課程名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計 課題題目： 六人搶答器 專業(yè)班級： 智能科學(xué)與技術(shù) 1002 姓 名： 趙 XX、李 XX 學(xué) 號： 090910**** 090910**** 指導(dǎo)教師： 目錄 1 功能介紹 …………………………………………………… …… .2 ………………………………………… … .… .2 介紹 ………………………………………… … .… .2 2 總體方案設(shè)計 ………………………………………… ……… .....3 3 單元模塊設(shè)計 ………………………………………… ……… .....4 控制端 電路 功能介紹 …………………………… … .4 時間電路 …………………………………………… .… 6 ……………………………………… ..………… ..7 報警電路 ………………………………………………… ....7 4 主要芯片 介紹 …………………………………… … .………… 8 優(yōu)先編碼器 74LS148……………………………… ..… ..8 計數(shù)器 74LS192…………………………………… ....… .10 5 六人搶答器仿真 ……………………………………… …… ..… 11 6 系統(tǒng)調(diào)試 ………………………………………… ..................15 7 電路原理圖 ……………………………………… ....................16 8 元件清單 ………………………………………… ....................17 9 參考文獻 ……………………………………………………......17 課題題目：六人搶答器 1 功能介紹 主要功能介紹 1）有多路搶答，搶答臺數(shù)為 6； 2）具有搶答開始后 20 秒倒計時， 20 秒倒計時后無人搶答顯示超時，并報警： 3）能顯示超前搶答臺號并顯示犯規(guī)報警： 系統(tǒng)復(fù)位后進入搶答狀態(tài)，當(dāng)有一路搶答按鍵按下，該路搶答信號將其余各路搶答信號封鎖，同時鈴聲想起，直至該路按鍵松開，顯示牌顯示該路搶答臺號。 擴展功能介紹 （ 1）搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間為 20 秒。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。 （ 2）參加選手在未開始搶答時按下?lián)尨疰I，則犯規(guī)。顯示器上顯示選手的編號 ,并報警。 （ 3）參加選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 （ 4）如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效， 封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。 2 總體方案設(shè)計 設(shè)計 要求 （ 1） 主持人有開始鍵和復(fù)位鍵，按下開始鍵后才能開始搶答，否則犯規(guī)。 （ 2）用數(shù)碼管顯示，正常搶答后顯示搶到的隊號，有鈴聲響起 ,如果犯規(guī)則顯示隊號 ,并報警。 （ 3）如果 20秒內(nèi)沒有搶答，則說明該題超時作廢。 （ 4）復(fù)位鍵用于恢復(fù)犯規(guī)或超時狀態(tài) 如圖 1 所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到 清零 狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置 。開始 狀態(tài)，宣布 開始 搶答器工作。定時器倒計時。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當(dāng)一輪搶 答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作 清除 和 開始 狀態(tài)開關(guān)。 圖 1 3 單元模 塊設(shè)計 3． 1 搶答器 控制端 電路功能介紹 設(shè) 計 電 路 見 圖 2 所 示 。 電 路 選 用 優(yōu) 先 編 碼 器 74LS148 ,74LS48,LED 數(shù)碼管 和鎖存器 74LS279 來完成 。 該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數(shù)字?jǐn)?shù)碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵， 其按鍵操作無效。工作過程：開 關(guān)從左到右，分別是 1,2,3,4,5,6,是控制清零端，當(dāng) 7 斷開（清零）時，如果 1 到 6 開關(guān)有閉合的 ,數(shù)碼管會顯示閉合開關(guān)的編號；當(dāng) 7 閉合時， 搶答器處于工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時（如按下 1）， 74LS148 的輸出經(jīng) 74LS48 譯碼器接到 七段顯示電路處于工作狀態(tài)， 1Q2Q3Q=001,經(jīng)譯碼顯示為 “2”。此外， 4Q＝ 1，使 74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中 5 號端）＝ 1，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開時， 此時由于 4Q仍為 1，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端 為 1，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)， 確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將 7 開關(guān)重新置 “清 零 ”然后 才可能進行 。 圖 2 A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U17 4 L S 4 81R11Q41S121S232R52Q72S63R103Q93S1113S2124R144Q134S15U27 4 L S 2 7 901011121231341526374EI5EO15A09A17A26GS14U37 4 L S 1 4 812U 4 : A7 4 L S 0 41123U 5 : A7 4 L S 3 2R11 0 kR21 0 kR31 0 kR41 0 kR51 0 kR61 0 k 3． 2 定時 時間電路功能介紹 該部分主要由 555 定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進制 可逆 計數(shù)器 74LS19 74LS48譯碼電路和 2個 7段數(shù)碼管即相關(guān)電路組成。具體電路如圖 3所示。 兩 塊 74LS192實現(xiàn)減法計數(shù)，通過譯碼電路 74LS48 顯示到數(shù)碼管上，其時鐘信號由時鐘產(chǎn)生電路提供。 74192 的預(yù)置數(shù)控制端 由主持人控制 實現(xiàn)預(yù)置數(shù)， 當(dāng)主持人端為低電平時 ,74ls192 置數(shù) 。當(dāng)主持人端為高電平時 ,電路開始倒計時。 當(dāng)有人搶答時，停止計數(shù)并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時， 輸出低電平到時序控制電路， 之 后選手搶答無效 ,并報警。 圖 3 3． 3 控制電路 具體電路如圖 3 所示的控 制 部分和報警部分。 倒計時部分的控 制 電路 由 555 芯片構(gòu)成多諧振蕩電路 ,74ls192 的 TCD 端經(jīng)反相器的輸出信號與 555 的輸出信號 相或，輸出的信號再與 74ls148 的 15 號管A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG141R11Q41S121S232R52Q72S63R103Q93S1113S2124R144Q134S15U27 4 L S 2 7 901011121231341526374EI5EO15A09A17A26GS14U37 4 L S 1 4 81123D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14U67 4 L S 1 9 2D015Q03D11Q12D210Q26D39Q37UP5TCU12DN4TCD13PL11MR14A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U87 4 L S 4 8A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10BI/RBO4QE9RBI5QF15LT3QG14U97 4 L S 4 812U 4 : A7 4 L S 0 41456R4DC7Q3G ND1V C C8TR2TH6CV51 5 k6 5 k1 0 u F0 .0 1 u F231U 1 1 : A7 4 L S 0 2564U 1 1 : B7 4 L S 0 219108U 5 : C7 4 L S 3 2R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV51k0 .0 1 u F0 .0 1 F1 5 k6 5 kB UZ Z E R 腳的輸出信號或非。當(dāng) TCD 端經(jīng)反相器的輸出信號和 74ls148 的 15號管腳的輸出信號都為低電平時， 74ls192 的輸入脈沖根據(jù) 555 的輸出信號 變化；當(dāng) TCD 端經(jīng)反相器的輸出信號和 74ls148 的 15 號管腳的輸出信號都為高電平時， 74ls192 的輸入脈沖被鎖定在低電平，由于74ls192 是由上升沿觸發(fā)，當(dāng)為低電平時，電路停止工作。 搶答部分的控制電路 搶答部分的控制電路由兩個輸入信號組成，一是 74ls279 的 4Q端輸出信號，二是 74ls192 的 TCD 端經(jīng)反相器的輸出信號。兩個信號中，只要有一個信號為高電平，電路就停止工作。當(dāng)?shù)褂嫊r到零還沒人搶答時， 74ls192 的 TCD 端輸出一個電平，經(jīng)反相后，為高電平，電路停止工作。當(dāng)?shù)褂嫊r還沒到零時，有人搶答， 74ls279 的 4Q 端輸出高電平信號，電路停止工作。 報警電路 由 555 芯片構(gòu)成 輸出一定頻率的 多諧振蕩電路 ， 555 芯片的 4號管腳作為控 制端，當(dāng) 4 號管腳為高電平時，蜂鳴器發(fā)出聲音；當(dāng) 4號管腳為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。主持人端的輸出信號與 74LS148的 15 號管腳輸出端信號相或非再與 74ls192 的 TCD 端經(jīng)反相器的輸出信號相或。當(dāng)?shù)褂嫊r到零還沒人搶答時， 74ls192 的 TCD 端輸出一個電平，經(jīng)反相后，為高電平，輸入 555 的 4 號管腳，蜂鳴器發(fā)聲； 當(dāng)主持人端還沒開始，有人搶答， 0 或非 0 為 1，高電平使蜂鳴器發(fā)聲。 4 主要芯片 介紹 4． 1 優(yōu)先編碼器 74LS148 74LS148 為 8 線－ 3 線優(yōu)先編碼器，表 為其真值表，表 為其功能表 ,圖 為其管腳圖。 74LS148 管腳圖 表 74LS148 8 線 —3 線二進制編碼器真值表 I0I1I2I3I4I5I6I7SY0Y1Y2YEXYs9761415101112131