多路竞赛抢答器设计教程.doc

 PAGE 12 课 程 设 计 报 告 设计题目：多路竞赛抢答器设计班 级：姓　　名：学　　号：指导教师：评阅成绩： 开课时间：2016 至 2017 学年第 一 学期信息工程学院 目录 一：设计题目 3 二：设计要求 3 1.基本功能 3 2.扩展功能 3 三：总体方案 3 四：各模块电路设计 4 1.基本抢答电路设计 4 2.抢答器倒计时电路设计 5 3.报警电路设计 7 4.抢答器控制电路设计 8 5.数码管动态显示电路设计 8 五：整体电路设计 9 1.仿真实验 10 六：在设计过程中遇到的问题及解决方法 11 七：心得体会 11 八、参考文献 12 多路竞赛抢答器设计 一、设计题目： 多路竞赛抢答器设计 二、设计要求： 1、基本功能 （1）设计一个8路抢答器，每一路设置一个抢答按钮，编号为0～7，供8名选手使用。 （2）设置一个主持人“复位”按钮，用来控制系统的清零（编号显示数码管熄灭）和抢答的开始。 （3）具有第一信号鉴别和锁存功能，即除第一抢答者外的按钮不起作用，并在数码管上显示第一抢答者的编号，同时扬声器给出音响提示。 2、 扩展功能 （1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5s左右。 （2）参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 （3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示00。 三、总体方案： 定时抢答器的总体框图如图1所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即计时抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其它选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。 图1 抢答器的总体框图 四、各模块电路设计： 1、基本抢答电路设计 抢答电路的功能有两个：一是能分辩出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其它选手的按键操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图所示。 图2 基本抢答电路 其工作过程是： 当主持人控制开关RST_N为低电平时， RS触发器74279的端为低电平，输出端（Q4～Q1）全部为低电平。于是74LS148的选通输入端＝0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。 当主持人控制开关RST_N为高电平时，优先编码电路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……输入信号，当有选手将键按下时（如按下S4），74LS148的输出＝010，＝0，经过RS锁存器后，LA＝1，＝1，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q＝100，经74LS48译码后，显示器显示出“4”。此外，LA＝1，使74LS148的端为高电平，74LSE148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的为高电平，但由于LA维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。 当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关RST_N，使抢答电路复位，以方便进行下一轮抢答。 仿真波形如下： 仿真波形介绍：开始之前，主持人复位，各个选手等待主持人发出开始信号 2、抢答器倒计时电路设计 其功能是：节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。具体电路如图3所示。 图3 抢答器倒计时电路 其工作过程是：使用两片74192计数/减数的减数功能构成可预置数75进制减数器， 当个位减到“0”时借位端Bon’变为“０”从而形成　一个脉冲驱动十位工作，向中十借“１”，在这里省略进制设定功能，把它设定为75进制。个位预置数为“0000”，十位预置数为“0011”。低电平触发按键begin加反相与“0”电平进行或非后，输出接到两个芯片LDN’置数端（低电平预置数，高电平计数/减数），低电平触发按键clear加反相后接到两个芯片CLR清零端（高电平有效），当主持人按下clear按键再按下begin按键后减数器开始减数。 仿真波形如下： 仿真波形介绍：主持人发出开始信号，进入倒计时 3、报警电路设计 其功能一是：当主持人宣布开始抢答时，将RST_