第一篇：智力競賽搶答器申請報告

電子工程學(xué)院課外學(xué)分申請書

題目：智力競賽搶答器

班

級：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學(xué)

號：

11311110114

專

業(yè)：

自動化

實 驗 室：

開放實驗室

設(shè)計時間：2015 年4月 16日

審批意見：

指導(dǎo)教師：

吳華杰

錄

1．智力競賽搶答器基本功能：…………………………………………1 2．原理圖仿真軟件Protues的介紹:…………………………………1 3．原理圖 ………………………………………………………………1 4．元件清單 ……………………………………………………………2

1、智力競賽搶答器基本功能：

1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1 ~ S8表示。2.設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S9，該開關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

2、原理圖仿真軟件Protues的介紹: Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯.3、原理圖：

4、元件清單：

按鈕開關(guān)-----9個 1N4148二極管------------------------------15個 10K電阻-----6個 2.2K電阻----1個 100K電阻----1個 330電阻-----1個 9014三極管--1個 47uF電容----1個 CD4511芯片--1個 共陰極一位數(shù)碼管---------------------------1個 9X15cm洞洞板1塊 導(dǎo)線若干

參考文獻(xiàn)：

[1] 王港元．電子設(shè)計制作基礎(chǔ)．江西科學(xué)技術(shù)出版社，2011．1-6 [2] 謝龍漢．Proteus電子電路設(shè)計及仿真．電子工業(yè)出版社，2012．1-7 [3] 竺可楨．物理學(xué)[M]．北京：科學(xué)出版社，1973．1-3.

第二篇：多路智力競賽搶答器

湖南工學(xué)院

多路智力競賽搶答器設(shè)計報告書

課程名稱：多路智力競賽搶答器 系部名稱：電氣與信息工程系 專業(yè)名稱：電子信息工程技術(shù) 班級名稱：電信0702 設(shè)計人 ：裴書茂 學(xué)號 ：402070220 指導(dǎo)老師： 設(shè)計時間：

湖南工學(xué)院

（課程設(shè)計任務(wù)書目錄）

前言 ???????????????? 1 設(shè)計功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設(shè)計 ????????????? 3 電路設(shè)計 ??????????????? 4 1)搶答電路設(shè)計 ???????????? 4 2)定時電路設(shè)計 ???????????? 53)報警電路設(shè)計

???????????? 64)時序控制電路設(shè)計 ?????????? 7元器件介紹 ???????????????? 8 1)74LS148功能介紹 ??????????? 8 2)74LS192功能介紹 ??????????? 9 仿真電路實驗 ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實物制作 ????????????????? 11 1)原理圖 ??????????????? 11 2)PCB制圖 ??????????????? 12 3)焊接與調(diào)試 ?????????????? 13 心得體會 ????????????????? 15 鳴謝 ??????????????????? 15 參考資料 ????????????????? 15

前 言

隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，社會發(fā)展步入了信息時代，隨著信息時代對人才高素質(zhì)和信息化的要求，隨著高等教育發(fā)展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神文明生活的要求也跟著提高，這對電子領(lǐng)域提出了跟更高的要求。

電子學(xué)是一門應(yīng)用很廣泛的科學(xué)技術(shù)，發(fā)展及其迅速。要想學(xué)好這門技術(shù)，首先是基礎(chǔ)理論的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后要技術(shù)訓(xùn)練，進(jìn)而培養(yǎng)我們對理論聯(lián)系實際的能力，設(shè)計電路的能力，實際操作的能力，以及培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、分析和綜合實驗結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產(chǎn)品的理解。

智力搶答器的設(shè)計和測試作為此次課程設(shè)計的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計方案，即采用集成芯片構(gòu)成電路。

數(shù)字電路具有很多的有點：（1）便于高度集成化。由于數(shù)字電路采用二進(jìn)制，因此單元電路的結(jié)構(gòu)簡單，允許電路參數(shù)有較大的離散性，便于集成。

（2）工作可靠性高，抗干擾能力強。數(shù)字信號用二進(jìn)制表示，數(shù)字電路的識別能力強。

（3）（4）（5）數(shù)字信息便于長期存放。

數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強，成本低。

保密性好。數(shù)字信息容易進(jìn)行加密處理，不易被竊取。

設(shè)計功能要求

一、功能要求

1、設(shè)計制作一個可容納5組參賽的數(shù)字式槍答器，每組設(shè)置一個搶答按鈕供搶答者使用。

2、給主持人設(shè)置一個控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。

3、搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號（1～5），同時揚聲器給出音響提示。同時禁止其他選手搶答。

4、搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設(shè)定為30秒，當(dāng)主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計時，并顯示。選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。

二、設(shè)計步驟與要求

1、擬定電路的組成框圖，要求能實現(xiàn)所有功能，使用的元器件少，成本低。

2、設(shè)計并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯(lián)和調(diào)試。

3、測試所設(shè)計搶答器的邏輯功能，滿足各項功能要求。

4、畫出整機邏輯電路圖。

5、寫出設(shè)計報告。

搶答器框架設(shè)計

定時搶答器的總體框圖（如圖

1.1）所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當(dāng)選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。

圖1 如圖所示為總體方框圖。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，揚聲器給出聲響提示。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、揚聲器提示。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)。

電路設(shè)計

一、搶答電路設(shè)計

設(shè)計電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 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。

圖2 工作過程：開關(guān)S置于”清除“端時，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于”開始“時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經(jīng)RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端)=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR

＝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)按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號端）＝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S開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優(yōu)先編碼器，表1為其功能表。

表1

二、定時電路設(shè)計

節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設(shè)計一次搶答的時間，通過預(yù)置時間電路對計數(shù)器進(jìn)行預(yù)置，選用十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。

原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、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。原理及設(shè)計：該部分主要由555定時器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192減法計數(shù)電路、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

圖3 由時鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計數(shù)器開始減法計數(shù)工作，并將時間顯示在共陰極七段數(shù)碼顯示管DPY_7-SEG 上，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，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結(jié)合我們的實際經(jīng)驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

三、報警電路設(shè)計

由555 芯片構(gòu)成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號再經(jīng)三極管放大 ,從而推動揚聲器發(fā)聲。

控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示。控制電路需具有以下幾個功能。

主持人閉合開關(guān)揚聲器發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計時電路進(jìn)入正常狀態(tài);參賽者按鍵時 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作;搶答時間到 ,無人搶答 ,揚聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計時電路停止工作

圖4

四、時序控制電路設(shè)計

時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能。

1)主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

2)當(dāng)參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

圖5 3)當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，定時和定時電路停止工作。

根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關(guān)從”清除“位置撥到”開始"位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相，A＝1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進(jìn)行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時時間內(nèi)按動搶答鍵時，1Q＝1，經(jīng) G3反相，A＝0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態(tài)；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時，門G1處于關(guān)門狀態(tài)，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態(tài)不變，從而實現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。

元器件介紹

一、74LS148功能介紹

在優(yōu)先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設(shè)計優(yōu)先編碼器時，已經(jīng)將所有的輸入信號按優(yōu)先順序排了隊。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級高的輸入信號編碼，優(yōu)先級低的信號則不起作用。74148是一個八線-三線優(yōu)先級編碼器。

如圖6所示的是八線-三線編碼器74148的管腳圖引腳圖。

圖6

二、74LS192功能介紹

74LS192是雙時鐘方式的十進(jìn)制可逆計數(shù)器。

CPU為加計數(shù)時鐘輸入端，CPD為減計數(shù)時鐘輸入端。LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。

圖7

圖8

仿真電路實驗

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實現(xiàn)搶答功能，由于軟件局限，報警電路沒有在仿真當(dāng)中。

實物制作

一、原理圖

二、PCB制圖

三、焊接與調(diào)試

在制板中最重要的一個環(huán)節(jié)就是線路的印制。在這次的制作中，由于打印的客觀原因，使在轉(zhuǎn)印的效果不是很好。做出的實物沒有預(yù)期的好。這也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

嚴(yán)格按照線路的設(shè)計進(jìn)行焊接，首先焊接過孔，在對元器件進(jìn)行焊接。焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點的表面要平滑、有光澤。焊點完全冷卻前，不可移動。電烙鐵不用時要放置于電烙鐵架上，并隨時保持烙鐵頭的清潔。焊接完畢，要在烙鐵頭鍍上薄層焊錫，避免氧化，并等冷卻后再收存。

2)調(diào)試部分需要注意的是：

在通電之前必須對照原理圖對線路進(jìn)行詳細(xì)的檢查。檢查是否有虛焊或者為焊接的點。可用萬用表進(jìn)行線路檢查，看是否有線路在焊接的時候不慎連接在了一起，如有進(jìn)行修改。在檢查完畢之后才可以通電測試。如果在通電之后任然有問題，應(yīng)立即斷電，再仔細(xì)檢查。

心得體會

通過這次設(shè)計，我的理論知識掌握得更扎實，動手能力明顯提高。同時，通過網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學(xué)到許多在書本上沒有的知識，也認(rèn)識到理論聯(lián)系實踐的重要。在制作當(dāng)中遇到了許多以前沒遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問題。制作好以后，雖然基本符合設(shè)計要求，但我們總覺得欠缺點什么。這次設(shè)計，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問題，計時電路不能隨搶答而停止，還有就是由于軟件的局限在仿真時候沒有完成整體電路的調(diào)試，這也為最后的實物調(diào)試造成了困難。我們一定要具備一定的檢查、排除電路故障的能力。我深刻認(rèn)識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設(shè)計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學(xué)以致用的真諦。在整個設(shè)計到電路的焊接以及調(diào)試過程中，我個人感覺調(diào)試部分是最難的，由于在印制電路板的時候效果不好出現(xiàn)很多的斷線，這讓整個焊接和調(diào)試很麻煩。調(diào)試是一個經(jīng)驗的積累過程，沒有經(jīng)驗是不可能在短時間內(nèi)將其完成的，可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧！

鳴謝

感謝老師的耐心指導(dǎo)；

感謝同學(xué)的幫助；

感謝湖南工學(xué)院電信系實驗老師的大力支持；

感謝湖南工學(xué)院對我的支助。

參考文獻(xiàn)

宋樹祥《高頻電子線路》北京大學(xué)出版社

謝自美《電子線路設(shè)計?實驗?測試》華中科大出版社

第三篇：八路智力競賽搶答器

電子技術(shù)課程設(shè)計

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八路智力競賽搶答器

學(xué)院：

華科學(xué)院

專業(yè)，班級：電氣工程及其自動化062203H

姓名

段超

學(xué)號：

200622050308

指導(dǎo)老師： 黃慶彩

2008年1月

目錄

一 設(shè)計任務(wù)與要求??????????????3

二 總體框圖?????????????????3

三 選擇器件?????????????????4

四 功能模塊?????????????????6

五 電路的裝配調(diào)試??????????????9

六 心得體會?????????????????11

八路智力競賽搶答器

一．設(shè)計任務(wù)與要求

1.任務(wù)和要求

（1）搶大器能容納8名選手，并且給出相應(yīng)的編號為1、2、3、4、5、6、7、8，為每名選手設(shè)置一個按鍵。為了簡化設(shè)計，可以利用試驗儀上的邏輯電平開關(guān)。（這部分要求由我主要負(fù)責(zé)）

（2）設(shè)置一個給工作人員清零的開關(guān)，以便能開始新的一輪的搶答。為了簡化設(shè)計，可以利用試驗儀上的邏輯電平開關(guān)。

（3）用LED數(shù)碼管顯示獲得優(yōu)先搶答的選手的編號，一直保持到工作人員清零或1分鐘倒記時答題時間結(jié)束為止。

（4）用LED數(shù)碼管顯示有效搶答后的1分鐘到記時答題時間。（5）用喇叭發(fā)聲知識有效搶答及答題時間的結(jié)束。（這部分要求由我主要負(fù)責(zé)）

（6）秒信號不必考慮時間精度，可利用試驗儀上所提供的連續(xù)脈沖（方波）。

二．總體框圖

根據(jù)設(shè)計任務(wù)與要求，我初步將系統(tǒng)分為4大功能模塊：主電路、數(shù)據(jù)采集電路、控制電路和音響電路?？蓪⒅麟娐贩譃橐粋€十六進(jìn)制（實現(xiàn)一分鐘倒記時答題時間）計數(shù)、譯碼、顯示電路；數(shù)據(jù)采集電路（獲得優(yōu)先搶答選手的編號）分為8路搶答開關(guān)、八D數(shù)據(jù)鎖存器、優(yōu)先編碼器、加1電路；控制電路分為鎖存控制、倒記時控制、音響控制；音響電路分為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、音振及喇叭電路。以下是我設(shè)計的總體框圖：如圖1所示

圖一 總體框圖

三．選擇器件

整個電路的電子器件有：555定時器，74LS192，74LS148，74LS373，74LS00，74LS04以及若干電容和電阻。我詳細(xì)介紹一下我所設(shè)計的這兩個電路中所用到的重要器件（555定時器和 74LS373）： 1．555定時器

555 定時器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如下圖2： 4

圖2 555定時器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖

它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。2．74LS373 5 74373八D鎖存器為三態(tài)輸出的8 D透明鎖存器, 373的輸出端O0-O7可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0-O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時，O0-O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時，O隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng)LE端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。373引出端符號：

D0～D7-----數(shù)據(jù)輸入端 OE-----三態(tài)允許控制端

LE-----鎖存允許端 O0-O7-----輸出端

74LS373外部管腿圖、真值表、邏輯圖，如下圖3所示：

圖3 74LS373外部管腿圖、真值表、邏輯圖

真值表中：L——低電平； H——高電平； X——不定態(tài)； Q0——建 立穩(wěn)態(tài)前Q的電平； G——輸入端，與8031ALE連高電平：暢通無阻低電平：關(guān)門鎖存。圖中OE——使能端，接地。當(dāng)G=“1”時，74LS373輸出端1Q—8Q與輸入端1D—8D相同；當(dāng)G為下降沿時，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。

四．功能模塊

根據(jù)設(shè)計任務(wù)與要求，我初步將系統(tǒng)分為4大功能模塊：主電路、數(shù)據(jù)采集電路、控制電路和音響電路。

1.主電路由六十進(jìn)制計數(shù)器和譯碼、顯示電路兩部分組成。2.控制電路由鎖存控制和倒計時控制兩部分組成。以上的這兩大模塊部電路均由我的搭檔負(fù)責(zé)

以下的數(shù)據(jù)采集電路和音響電路兩個模塊是由我主要負(fù)責(zé)，下面我就詳細(xì)說明我所設(shè)計的這兩模塊： 3．?dāng)?shù)據(jù)采集電路（1）．八路搶答開關(guān)

為8位選手提供8個搶答的按鈕，這樣可以在松開按鈕后及時復(fù)位，為下次做準(zhǔn)備。這部分我利用的是試驗儀上的8個邏輯開關(guān)，在接電路圖的時候，只用一個開關(guān)仿真。（2）.八D數(shù)據(jù)鎖存器

采用八D數(shù)據(jù)鎖存器74LS373，搶答前應(yīng)使鎖存允許LE=1，此時允許選手搶答，當(dāng)有選手搶答有效時，要利用控制電路中的LE=0，使數(shù)據(jù)被鎖存，其它選手就搶答無效了。（3）.優(yōu)先編碼器 采用優(yōu)先編碼器74LS148，因為采用了高速控制電路，因此一旦搶答，立即鎖存。

我所設(shè)計的控制電路將充分利用74LS148的兩個輸出信號：選通輸出Ys和擴展輸出YEX。

以下是我設(shè)計的數(shù)據(jù)采集電路電路圖如圖4所示：

圖4數(shù)據(jù)采集電路

4．音響電路（1）.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

設(shè)音響提示時間為2秒左右，可采用一脈寬為2秒的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實現(xiàn)。實現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的方法有很多，可以用與非門或者非門電路實現(xiàn)微分型單穩(wěn)、利用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)單穩(wěn)、集成單穩(wěn)等?，F(xiàn)采用555定時器實現(xiàn)，注意其脈寬的計算公式為tw=1.1RC.若一個負(fù)脈沖觸發(fā)信號到來，將有效觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生一個脈寬為2秒的正脈沖。（2）.音頻振蕩器及喇叭電路

利用555定時器實現(xiàn)頻率約1kHz的音頻振蕩器，因555定時器有較強的功率輸出能力，可以直接推動喇叭輸出。

當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生一個正脈沖時，控制555定時器開始工作，發(fā)出響聲；當(dāng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器自動返回穩(wěn)態(tài)后，555定時器清零，不能發(fā)聲。以下是我設(shè)計的電路圖如圖5所示：

圖5 音響電路

五 電路的裝配與調(diào)試

1．由圖中所示的定時搶答器的總體方框，按時信號的流向分單元裝配，9 逐級級聯(lián)。

2．我接好電路后，開始檢驗我的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)有選手搶答后，沒有開始倒計時，經(jīng)過老師的指正我們找到了原因，并立即改正，實現(xiàn)了要求的結(jié)果。

3．我將裁判的開關(guān)撥至0再撥回1時，發(fā)現(xiàn)是總能在任意時間重新?lián)尨?。（與設(shè)計要求相符）

4．我檢查到，當(dāng)計數(shù)器減到00時，產(chǎn)生了一個負(fù)脈沖信號，同時也允許開始新一輪的搶答。（與設(shè)計要求相符）

5．最后我檢查的是我所設(shè)計的音響電路，當(dāng)我撥動一個選手開關(guān)后，音響電路所對應(yīng)的綠燈開始發(fā)光，并開始倒計時。當(dāng)計數(shù)器減到00時，綠燈再次發(fā)光提示。（與設(shè)計要求相符）現(xiàn)給出我所設(shè)計的總電路圖如圖6所示：

圖6 總電路圖 我的仿真結(jié)果圖如圖7所示：

圖7 分別是倒計時、數(shù)據(jù)采集、音響電路的仿真結(jié)果

六 心得體會

在設(shè)計之前，參考了許多相關(guān)的資料。在設(shè)計中又參考了以前講過的四路搶答器的原理圖，有了基本的思路。

但著手設(shè)計時，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問題，例如元件的選擇：在選擇 編碼器時，是采用普通編碼器還是優(yōu)先編碼器。普通編碼器中，任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發(fā)生混亂。所以選擇了優(yōu)先編碼器。但是74LS系列中眾多不同管腳的類型，選擇哪個作編碼器。經(jīng)過查找，選擇了74LS192，因為想用數(shù)字的形式顯示搶答者的編號，所以選擇了數(shù)碼顯示管，但數(shù)碼顯示管不能直接，數(shù)碼顯示管需要由TTL或CMOS集成電路驅(qū)動，所以在TTL還是CMOS集成電路上又進(jìn)行了比較和選擇。最后選擇了數(shù)顯譯碼器，用它將輸出的二進(jìn)制代碼譯成相對應(yīng)的高、低信號，用其作為數(shù)碼顯示管的驅(qū)動信號，數(shù)碼顯示管顯示出相對應(yīng)的選手編號。在音響電路中，根據(jù)設(shè)計需要選擇了555定時器。

在一些設(shè)計原理上也遇到了許多新問題。發(fā)現(xiàn)當(dāng)電源接通后，無論有無人按按鈕都會使音樂集成電路通電發(fā)出聲響，經(jīng)同學(xué)以及老師的指證，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)通的原因，并及時的改正。

通過這次八路搶答器的設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了以往學(xué)習(xí)中的許多不足，也讓我掌握了以往許多掌握的不太牢的知識，感覺學(xué)到了很多東西。三周的課程設(shè)計，留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐性和堅持下去的毅力。在整個電路的安裝調(diào)試的過程中，花費時間最多的是各個元件電路的連接，電路的細(xì)節(jié)設(shè)計以及連完線路后的檢查工作上，其中在連接電路是出現(xiàn)問題比較多，在555元件和74LS192元件的連接的調(diào)試的時候出現(xiàn)了問題在老師的指導(dǎo)和講解下我門有了更深刻的認(rèn)識，同時對元件的原理的功能了解的更多更深刻。在這次過程中，我深刻的體會到在設(shè)計過程中，需要反復(fù)實踐，其過程很可能相當(dāng)?shù)臒┈?，有時花很長時間檢查電路故障，分析原因，那時心中就有點灰心，有時還特別想放棄，此時更需要靜下心來，更仔細(xì)的查找原因。

總之，這次實驗過程中我受益匪淺，在摸索我和我的搭檔實現(xiàn)了課題所要求的結(jié)果。培養(yǎng)了我的設(shè)計思維，增加了動手操作的能力。更讓我體會到實現(xiàn)電路功能喜悅。

第四篇：智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計

智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計

一、簡述

智力競賽是一種生動活潑的教育方式，通過搶答和必答兩種答題方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生活常識。

進(jìn)行智力競賽活動時，一般將參賽隊員分為幾組；答題方式為必答和搶答兩種；答題有時間限制；當(dāng)時間到時有警告；答題之后有主持人判斷是否正確；顯示成績評定結(jié)果。搶答時，要判定哪組優(yōu)先，并通過顯示和鳴叫電路予以指示。因此，要完成以上智力競賽搶答器邏輯功能的數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)，至少應(yīng)包括以下幾個部分： 記分顯示部分； 判別、控制部分； 計時電路和音響部分。

二、設(shè)計任務(wù)和思路

1.搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕S1 ~ S6表示。

2.設(shè)置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān)S，該開關(guān)由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應(yīng)的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動“開始”鍵后，定時器進(jìn)行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。

5.參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)進(jìn)行搶答，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的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示0。

三、方案論證與比較：

與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優(yōu)勢：

1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱，避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規(guī)則。

2、具有定時功能，在10秒內(nèi)無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊對本題棄權(quán)。3、10秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。

四、電路圖

1．?dāng)?shù)字搶答器總體方框圖

2．參考電路

五：各單元部分電路設(shè)計如下：

(1)搶答器電路

該電路完成兩個功能：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；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關(guān)S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出 經(jīng)RS鎖存后1Q=1,=1,74LS48處于工作狀態(tài)，４Q３Q２Q=101,經(jīng)譯碼顯示為“５”。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為１Ｑ＝１，使 ＝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Ｓ開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。

（2）報警電路

由555定時器和三極管構(gòu)成的報警電路如圖4所示。其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當(dāng)PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。

（3）時序控制電路

時序控制電路是搶答器設(shè)計的關(guān)鍵，它要完成以下三項功能：

①主持人將控制開關(guān)撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

②當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。

③當(dāng)設(shè)定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發(fā)聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

六、儀器：

1.集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48

3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

2.電阻

510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15k Ω 1只，68kΩ l只。

3.電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

4.三極管 3DG12 1只。

5.其它：發(fā)光二極管22只，共陽極顯示器1塊。

七、擴展功能：

1、可以設(shè)計聲控裝置，在主持人說開始時，系統(tǒng)自動完成清零并開始計時的功能。

2、在主持人讀題的過程中，禁止搶答，可以在主持人控制的開關(guān)上另接一個

選擇開關(guān)電路，即可實現(xiàn)“違規(guī)者可見”的功能，即在主持人讀題時如果有人違反比賽規(guī)定搶先按動按鈕，顯示器可以顯示是哪個參賽隊搶先，便于作出相應(yīng)的處理。

八、心得體會：

經(jīng)歷數(shù)星期的電子競賽眼看塵埃落定，感覺忍不住要長出一口氣。我們組的3位成員除學(xué)習(xí)外均有一定的日常工作，數(shù)日來，為了這個競賽可謂廢寢忘食，在實驗室里日出而作，日落不息。將所有的課余時間均奉獻(xiàn)給了這個比賽。

結(jié)果怎樣已然不再重要，在這幾日里，我們經(jīng)歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕望、陷入困境時的不知所措，重新投入的振作。這樣的比賽是無法孤軍作戰(zhàn)的，只有通力合作才有可能成功。3位成員在數(shù)日里的朝夕相伴中培養(yǎng)出了無與倫比的默契和深厚的友誼。

除此之外，我們還掌握了書本以外的電子技術(shù)知識，培養(yǎng)了專心致志的工作學(xué)習(xí)習(xí)慣，懂得了相互之間的理解與體諒，可謂獲益匪淺。

如果非要用一句話來概括我們的體會的話，那只能是：痛并快樂著。

第五篇：智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計

課題二智力競賽搶答器邏輯電路設(shè)計

設(shè)計任務(wù)和要求

用TTL或CMOS集成電路設(shè)計智力競賽搶答器邏輯控制電路，具體要求如下：

1.搶答組數(shù)為4組，輸入搶答信號的控制電路應(yīng)由無抖動開關(guān)來實現(xiàn)。

2.判別選組電路。能迅速、準(zhǔn)確地判處搶答者，同時能排除其它組的干擾信號，閉鎖其它各路輸入使其它組再按開關(guān)時失去作用，并能對搶中者有光、聲顯示和嗚叫指示。

3.計數(shù)、顯示電路。每組有三位十進(jìn)制計分顯示電路，能進(jìn)行加/減計分。

4.定時及音響。

必答時，啟動定時燈亮，以示開始，當(dāng)時間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時，當(dāng)搶答開始后，指示燈應(yīng)閃亮。當(dāng)有某組搶答時，指示燈滅，最先搶答一組的燈亮，并發(fā)出音響。也可以驅(qū)動組別數(shù)字顯示（用數(shù)碼管顯示）?；卮饐栴}的時間應(yīng)可調(diào)整，分別為10s、20s、50s、60s或稍長些。

5． 主持人應(yīng)有復(fù)位按鈕。搶答和必答定時應(yīng)有手動控制。