第一篇：智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

課題二智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

用TTL或CMOS集成電路設(shè)計(jì)智力競(jìng)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(hào)的控制電路應(yīng)由無(wú)抖動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

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

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

4.定時(shí)及音響。

必答時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時(shí)，當(dāng)搶答開(kāi)始后，指示燈應(yīng)閃亮。當(dāng)有某組搶答時(shí)，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(dòng)組別數(shù)字顯示（用數(shù)碼管顯示）?；卮饐?wèn)題的時(shí)間應(yīng)可調(diào)整，分別為10s、20s、50s、60s或稍長(zhǎng)些。

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

第二篇：智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

一、簡(jiǎn)述

智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育方式，通過(guò)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(shí)間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。

進(jìn)行智力競(jìng)賽活動(dòng)時(shí)，一般將參賽隊(duì)員分為幾組；答題方式為必答和搶答兩種；答題有時(shí)間限制；當(dāng)時(shí)間到時(shí)有警告；答題之后有主持人判斷是否正確；顯示成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果。搶答時(shí)，要判定哪組優(yōu)先，并通過(guò)顯示和鳴叫電路予以指示。因此，要完成以上智力競(jìng)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(gè)部分： 記分顯示部分； 判別、控制部分； 計(jì)時(shí)電路和音響部分。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)和思路

1.搶答器同時(shí)供6名選手或6個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用6個(gè)按鈕S1 ~ S6表示。

2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S，該開(kāi)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(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響提示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

4.搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如30秒）。當(dāng)主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間0.5秒左右。

5.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

6.如果定時(shí)時(shí)間已到，無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)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(shì)：

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(shuō)“開(kāi)始”前提前搶答違反規(guī)則。

2、具有定時(shí)功能，在10秒內(nèi)無(wú)人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊(duì)對(duì)本題棄權(quán)。3、10秒時(shí)仍無(wú)人搶答其報(bào)警電路工作表示搶答時(shí)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(jì)如下：

(1)搶答器電路

該電路完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)；二是禁止其他選手按鍵操作無(wú)效。工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于“清除”端時(shí)，RS觸發(fā)器的 端均為０，４個(gè)觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于“開(kāi)始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將鍵按下時(shí)（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(kāi)即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)由于仍為１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，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(kāi)關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。

（2）報(bào)警電路

由555定時(shí)器和三極管構(gòu)成的報(bào)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(hào)經(jīng)三極管推動(dòng)揚(yáng)聲器。PR為控制信號(hào)，當(dāng)PR為高電平時(shí)，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。

（3）時(shí)序控制電路

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能：

①主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

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

③當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，同時(shí)搶答電路和定時(shí)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(yáng)極顯示器1塊。

七、擴(kuò)展功能：

1、可以設(shè)計(jì)聲控裝置，在主持人說(shuō)開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成清零并開(kāi)始計(jì)時(shí)的功能。

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

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

八、心得體會(huì)：

經(jīng)歷數(shù)星期的電子競(jìng)賽眼看塵埃落定，感覺(jué)忍不住要長(zhǎng)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(lái)，為了這個(gè)競(jìng)賽可謂廢寢忘食，在實(shí)驗(yàn)室里日出而作，日落不息。將所有的課余時(shí)間均奉獻(xiàn)給了這個(gè)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(cè)試失敗后的絕望、陷入困境時(shí)的不知所措，重新投入的振作。這樣的比賽是無(wú)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(wú)與倫比的默契和深厚的友誼。

除此之外，我們還掌握了書(shū)本以外的電子技術(shù)知識(shí)，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(lái)概括我們的體會(huì)的話，那只能是：痛并快樂(lè)著。

第三篇：課題五智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

課題五智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路設(shè)計(jì)

一、簡(jiǎn)述

智力競(jìng)賽是一種生動(dòng)活潑的教育方式，通過(guò)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(shí)間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)。

進(jìn)行智力競(jìng)賽活動(dòng)時(shí)，一般將參賽隊(duì)員分為幾組；答題方式為必答和搶答兩種；答題有時(shí)間限制；當(dāng)時(shí)間到時(shí)有警告；答題之后有主持人判斷是否正確；顯示成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果。搶答時(shí)，要判定哪組優(yōu)先，并通過(guò)顯示和鳴叫電路予以指示。因此，要完成以上智力競(jìng)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(gè)部分：記分顯示部分；判別、控制部分；計(jì)時(shí)電路和音響部分。

二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

用TTL或CMOS集成電路設(shè)計(jì)智力競(jìng)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(hào)的控制電路應(yīng)接觸良好，反應(yīng)靈敏。

2.判別電路：能迅速、準(zhǔn)確地判別出搶答者，同時(shí)能排除其他組的干擾信號(hào)，使其它組再按開(kāi)關(guān)時(shí)失去作用，并能對(duì)首先搶答者有光顯示和鳴叫指示。

3.計(jì)分、顯示電路：每組分別有記分顯示電路，能進(jìn)行加 / 減記分。

4.計(jì)時(shí)及音響：答題時(shí)啟動(dòng)定時(shí)燈亮，以示開(kāi)始，當(dāng)時(shí)間到時(shí)要發(fā)出單音調(diào)“嘟”聲，并熄滅指示燈。搶答時(shí)，若某一組首先按動(dòng)搶答鍵，則該組的指示燈應(yīng)亮并發(fā)出聲響，且在數(shù)碼管上顯示出該組的組號(hào)。回答問(wèn)題的時(shí)間可以調(diào)整，如分別為10s、20s、30s、60s等等。

5.主持人要有復(fù)位按鈕（主控制開(kāi)關(guān)）。

三、設(shè)計(jì)方案提示

1.復(fù)位和搶答開(kāi)關(guān)均可采用防抖動(dòng)電路，可采用加吸收電容或RS觸發(fā)電路來(lái)完成。

2.判別選組電路可以用觸發(fā)器和組合電路完成，也可以用一些特殊器件組成，例如用MC14599或CD4099八路可尋址輸出鎖存器或優(yōu)先編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.計(jì)數(shù)電路用加/減計(jì)數(shù)器完成；顯示電路用74LS47驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極數(shù)碼管完成。

四、參考電路

根據(jù)智力競(jìng)賽搶答器的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，其邏輯參考電路如圖5.1所示。

五、參考電路簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖5.1為四組智力競(jìng)賽搶答器邏輯電路圖，圖5.1.a為搶答器控制部分，圖5.1.b為記分部分。

若要增加組數(shù)，則需增加搶答器控制部分和記分顯示部分。

1.判別電路

這部分電路由RS觸發(fā)器完成，CD4043為三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器，當(dāng)S1按下時(shí)，Q1=1，這時(shí)返回到KS按鍵開(kāi)關(guān)左端的電平為高（“1”），經(jīng)非門(mén)后鎖住了其它組的輸入。Q1=1，使相應(yīng)的發(fā)光管發(fā)亮，同時(shí)也驅(qū)動(dòng)音響電路鳴叫，并且在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。

2.記分部分

這一部分主要由3個(gè)四位十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器（74LS190）和數(shù)碼管以及相應(yīng)的門(mén)電路組成。每組分為個(gè)、十、百三位，可以直接由各位從0向上加法或減法計(jì)數(shù)，也可以每位單獨(dú)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。參加搶答的每組各有一套記分電路。

3.定時(shí)電路

當(dāng)打開(kāi)電路電源，按主控開(kāi)關(guān)之后，定時(shí)裝置即自動(dòng)置入所用時(shí)間。到計(jì)時(shí)開(kāi)始后，允許答題指示燈亮，當(dāng)時(shí)間到，即減法計(jì)數(shù)器為“0”時(shí)，定時(shí)結(jié)束，這時(shí)控制音響電路鳴叫，并熄滅允許答題指示燈，同時(shí)停止答題指示燈亮。

4.音響控制

音響電路中，f1和f2為兩種不同的音響，當(dāng)有人搶答時(shí)，應(yīng)為間斷音。當(dāng)定時(shí)到，應(yīng)為單音輸出，其音頻時(shí)序如圖5.2所示。其中KS—1為聲音控制開(kāi)關(guān)。

第四篇：智力競(jìng)賽搶答器申請(qǐng)報(bào)告

電子工程學(xué)院課外學(xué)分申請(qǐng)書(shū)

題目：智力競(jìng)賽搶答器

班

級(jí)：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學(xué)

號(hào)：

11311110114

專

業(yè)：

自動(dòng)化

實(shí) 驗(yàn) 室：

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

設(shè)計(jì)時(shí)間：2015 年4月 16日

審批意見(jiàn)：

指導(dǎo)教師：

吳華杰

錄

1．智力競(jìng)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(jìng)賽搶答器基本功能：

1.搶答器同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用8個(gè)按鈕S1 ~ S8表示。2.設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開(kāi)關(guān)S9，該開(kāi)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(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，并在LED數(shù)碼管上顯示。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)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(guó)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(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)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(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，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(kāi)關(guān)-----9個(gè) 1N4148二極管------------------------------15個(gè) 10K電阻-----6個(gè) 2.2K電阻----1個(gè) 100K電阻----1個(gè) 330電阻-----1個(gè) 9014三極管--1個(gè) 47uF電容----1個(gè) CD4511芯片--1個(gè) 共陰極一位數(shù)碼管---------------------------1個(gè) 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(jì)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(jì)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.

第五篇：多路智力競(jìng)賽搶答器

湖南工學(xué)院

多路智力競(jìng)賽搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

課程名稱：多路智力競(jìng)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(jí)名稱：電信0702 設(shè)計(jì)人 ：裴書(shū)茂 學(xué)號(hào) ：402070220 指導(dǎo)老師： 設(shè)計(jì)時(shí)間：

湖南工學(xué)院

（課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)目錄）

前言 ???????????????? 1 設(shè)計(jì)功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設(shè)計(jì) ????????????? 3 電路設(shè)計(jì) ??????????????? 4 1)搶答電路設(shè)計(jì) ???????????? 4 2)定時(shí)電路設(shè)計(jì) ???????????? 53)報(bào)警電路設(shè)計(jì)

???????????? 64)時(shí)序控制電路設(shè)計(jì) ?????????? 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(shí)驗(yàn) ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實(shí)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(huì) ????????????????? 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(huì)發(fā)展步入了信息時(shí)代，隨著信息時(shí)代對(duì)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(shì)，人們的生活水平提高，對(duì)精神文明生活的要求也跟著提高，這對(duì)電子領(lǐng)域提出了跟更高的要求。

電子學(xué)是一門(mén)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(mén)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(duì)理論聯(lián)系實(shí)際的能力，設(shè)計(jì)電路的能力，實(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果、檢查和排除故障的能力。同時(shí)也加深我們對(duì)電子產(chǎn)品的理解。

智力搶答器的設(shè)計(jì)和測(cè)試作為此次課程設(shè)計(jì)的課題，我們采用一般意義上的設(shè)計(jì)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(diǎn)：（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(jiǎn)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(qiáng)。數(shù)字信號(hào)用二進(jìn)制表示，數(shù)字電路的識(shí)別能力強(qiáng)。

（3）（4）（5）數(shù)字信息便于長(zhǎng)期存放。

數(shù)字電路集成產(chǎn)品多，通用性強(qiáng)，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(jì)功能要求

一、功能要求

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

2、給主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始。

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

4、搶答器具有定時(shí)搶答的功能，搶答時(shí)間設(shè)定為30秒，當(dāng)主持人按下開(kāi)始按鈕時(shí)，定時(shí)器立刻倒計(jì)時(shí)，并顯示。選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答有效。超過(guò)時(shí)間搶答無(wú)效，定時(shí)顯示器顯示00。

二、設(shè)計(jì)步驟與要求

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

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

3、測(cè)試所設(shè)計(jì)搶答器的邏輯功能，滿足各項(xiàng)功能要求。

4、畫(huà)出整機(jī)邏輯電路圖。

5、寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。

搶答器框架設(shè)計(jì)

定時(shí)搶答器的總體框圖（如圖

1.1）所示，它由主體電路和擴(kuò)展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開(kāi)始搶答后，當(dāng)選手按動(dòng)搶答按鈕時(shí)，能顯示選手的編號(hào)，同時(shí)能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴(kuò)展電路完成定時(shí)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(kāi)關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間；主持人將開(kāi)關(guān)置;開(kāi)始“狀態(tài)，宣布“開(kāi)始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開(kāi)始”狀態(tài)開(kāi)關(guān)。

電路設(shè)計(jì)

一、搶答電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電路如圖2所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來(lái)完成。該電路主要完成兩個(gè)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(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)（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(wú)效。

圖2 工作過(guò)程：開(kāi)關(guān)S置于”清除“端時(shí)，RS觸發(fā)器的 R、S端均為0，4個(gè)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(hào)端）＝0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于”開(kāi)始“時(shí)，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(shí)（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(hào)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(kāi)即按下時(shí)，74LS148的 此時(shí)由于仍為CTR＝１，使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端（圖中5號(hào)端）＝１，所以74LS148仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，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(kāi)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(shí)電路設(shè)計(jì)

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

原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)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(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。原理及設(shè)計(jì)：該部分主要由555定時(shí)器秒脈沖產(chǎn)生電路、十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74LS192減法計(jì)數(shù)電路、74LS48譯碼電路和2個(gè)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(shí)現(xiàn)減法計(jì)數(shù)，通過(guò)譯碼電路74LS48顯示到數(shù)碼管上，其時(shí)鐘信號(hào)

圖3 由時(shí)鐘產(chǎn)生電路提供。按鍵彈起后，計(jì)數(shù)器開(kāi)始減法計(jì)數(shù)工作，并將時(shí)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(shí)，停止計(jì)數(shù)并顯示此時(shí)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間；如果沒(méi)有人搶答，且倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)，輸出低電平到時(shí)序控制電路，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)以后選手搶答無(wú)效。結(jié)合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)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(bào)警電路設(shè)計(jì)

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

控制電路包括時(shí)序和報(bào)警兩個(gè)電路 ,如圖4 所示。控制電路需具有以下幾個(gè)功能。

主持人閉合開(kāi)關(guān)揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,多路搶答器電路和計(jì)時(shí)電路進(jìn)入正常狀態(tài);參賽者按鍵時(shí) ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時(shí)電路停止工作;搶答時(shí)間到 ,無(wú)人搶答 ,揚(yáng)聲器發(fā)聲 ,搶答電路和計(jì)時(shí)電路停止工作

圖4

四、時(shí)序控制電路設(shè)計(jì)

時(shí)序控制電路是搶答器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它要完成以下三項(xiàng)功能。

1)主持人將控制開(kāi)關(guān)撥到“開(kāi)始”位置時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時(shí)電路進(jìn)入正常搶答工作狀態(tài)。

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

圖5 3)當(dāng)設(shè)定的搶答時(shí)間到，無(wú)人搶答時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)聲，定時(shí)和定時(shí)電路停止工作。

根據(jù)上面的功能要求，設(shè)計(jì)的時(shí)序控制電路如（圖5）所示。圖中，門(mén)G1 的作用是控制時(shí)鐘信號(hào)CP的放行與禁止，門(mén)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(kāi)關(guān)從”清除“位置撥到”開(kāi)始"位置時(shí)，來(lái)自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經(jīng)G3反相，A＝1，則時(shí)鐘信號(hào)CP能夠加到74LS192的CPD時(shí)鐘輸入端，定時(shí)電路進(jìn)行遞減計(jì)時(shí)。同時(shí)，在定時(shí)時(shí)間未到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為 1，門(mén)G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能①的要求。當(dāng)選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)按動(dòng)搶答鍵時(shí)，1Q＝1，經(jīng) G3反相，A＝0，封鎖 CP信號(hào)，定時(shí)器處于保持工作狀態(tài)；同時(shí)，門(mén)G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)功能②的要求。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，則“定時(shí)到信號(hào)”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時(shí)，門(mén)G1處于關(guān)門(mén)狀態(tài)，封鎖 CP信號(hào)，使定時(shí)電路保持00狀態(tài)不變，從而實(shí)現(xiàn)（功能3）的要求。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報(bào)警電路及發(fā)聲的時(shí)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(shí)輸入兩個(gè)以上編碼信號(hào)。不過(guò)在設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器時(shí)，已經(jīng)將所有的輸入信號(hào)按優(yōu)先順序排了隊(duì)。在同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)，優(yōu)先編碼器只按優(yōu)先級(jí)高的輸入信號(hào)編碼，優(yōu)先級(jí)低的信號(hào)則不起作用。74148是一個(gè)八線-三線優(yōu)先級(jí)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(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。

CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)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(shí)驗(yàn)

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實(shí)現(xiàn)搶答功能，由于軟件局限，報(bào)警電路沒(méi)有在仿真當(dāng)中。

實(shí)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(gè)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(shí)物沒(méi)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(jì)進(jìn)行焊接，首先焊接過(guò)孔，在對(duì)元器件進(jìn)行焊接。焊接時(shí)間不宜過(guò)久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點(diǎn)的表面要平滑、有光澤。焊點(diǎn)完全冷卻前，不可移動(dòng)。電烙鐵不用時(shí)要放置于電烙鐵架上，并隨時(shí)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(duì)照原理圖對(duì)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(diǎn)?？捎萌f(wàn)用表進(jìn)行線路檢查，看是否有線路在焊接的時(shí)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(cè)試。如果在通電之后任然有問(wèn)題，應(yīng)立即斷電，再仔細(xì)檢查。

心得體會(huì)

通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我的理論知識(shí)掌握得更扎實(shí)，動(dòng)手能力明顯提高。同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學(xué)到許多在書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，也認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要。在制作當(dāng)中遇到了許多以前沒(méi)遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問(wèn)題。制作好以后，雖然基本符合設(shè)計(jì)要求，但我們總覺(jué)得欠缺點(diǎn)什么。這次設(shè)計(jì)，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問(wèn)題，計(jì)時(shí)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(shí)候沒(méi)有完成整體電路的調(diào)試，這也為最后的實(shí)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(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話的重要性與真實(shí)性。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以前知道的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中理解了書(shū)本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以及調(diào)試過(guò)程中，我個(gè)人感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，由于在印制電路板的時(shí)候效果不好出現(xiàn)很多的斷線，這讓整個(gè)焊接和調(diào)試很麻煩。調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)老師的大力支持；

感謝湖南工學(xué)院對(duì)我的支助。

參考文獻(xiàn)

宋樹(shù)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(jì)?實(shí)驗(yàn)?測(cè)試》華中科大出版社