电子技术课程设计报告八位抢答器的设计与制作.doc
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1、(勤奋、求是、创新、奉献)实 验 报 告设计装置: 八位抢答器 团队班级: 0212092(自动化二班) 团队成员: 同组成员: 实验日期: 指导教师: 成 绩: 目录摘要3绪论31 八路定时器的设计方案41.1八位定时器的设计要求41.2 方案比较及其论证41.3 原理框图42 单元电路设计方案和原理说明52.1八位抢答电路(优先编码电路)52.1.1抢答器元件功能介绍62.1.2八位抢答器的电路设计72.2进一步的升级设想定时电路92.2.1元器件的功能和介绍92.2.2定是电路的设计102.3 报警电路113 电路调试及组装电路12 3.1电路的组装12 3.2调试电路12 4 元器件清
2、单13产品展示13个人总结14参考文献17八位抢答器的设计与制作摘要 数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将电路的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动报警电路,以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形,更具实用性。绪论 当今社会竞争日渐剧烈,科技发展也日新月异,智能化和自动化在推动社会进步过程中发挥着不可替代的作用。抢答器作为这一时代的劳动产品,在当今社会中也被广泛用于各种竞赛活动中,如一些电视台的比赛节目的抢答环节中,如果运用传统的举手方式,
3、则在一定程度上会产生较大的误差,况且如果参赛选手众多,主持人也无暇兼顾,因此如何在比赛中如何做到公平,保证游戏的顺畅进行也是人们迫切关心的一个问题。比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,这就要有一种抢答设备作为裁判员,这就必然离不开抢答器。抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。因此抢答器是机关学校、电视台等单位开展智力竞赛活动必不可少的设备,通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地断出优先抢答者。 1 八路定时抢答器的设计方案 1.1八位抢答器的设计要求 (1) 抢答器能够同时供八名选手或八个代表队参加比赛,分别用八
4、个按钮S0S7表示。(2)该电路中需设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。当主持人宣布比赛开始时,按下按钮,同时系统做出相应的反应,提示选手计时开始,开始抢答。(3)抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并且优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。(4)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清零为止。如果定时时间已到,在此过程中尚无人抢答,则表示该次抢答无效,系统清0并禁止抢答,最后定时显示器上显示0,并保持不变。1.2 方案比较及其论证制作抢答器可以采用多种设计方案,可以用单片机
5、来完成,它的功能强大制作简单,并且外围的元件也很少;也可以用PLC来实现,它的制作也是比较简单;还可以用我们学过的EDA技术来制作;当然也可以采用数字电路来实现,与我们刚学习的电子技术基础紧密联系在一起,且电路简单,实现起来容易,元器件在市场上很容易买到,价格合理,因此作为首选。对于八进制抢答电路,有很多种设计方法,比如在实现定时电路时,可采用72LS192芯片与译码电路74LS48相连,译码电路再接到七段共阴数码管上,即能实现定时显示功能。通过比较我们不难发现,两种方案在功能上都很容易实现。不过,对于第一种方案,其逻辑电路更简单,所用芯片也更少,在电路板上也更合理,因此我们主要采用了第一种方
6、案来实现八进制计数器的逻辑功能。抢答按钮优先编码电路锁存器译码电路译码显示主持人控制 开 关控制电路报警电路秒脉冲产生电路定时电路译码电路显示电路图1.1 抢答器结构框图构框图主体电路扩展电路1.3 原理框图 该电路主要分为三个部分:抢答电路、定是电路以及报警电路,抢答电路供参赛选手参与者或参赛队参与抢答,并在显示电路上显示优先抢答选手的编号;定是电路是用于主此人控制抢答规定的时间,该电路主要完成预置时间,递减计时和显示剩余时间的功能;报警电路主要是用于提醒参赛选后或者参赛团队开始抢答和结束抢答。2 单元电路的设计方案和原理说明2.1八位抢答电路(优先编码电路)2.1.1元器件的功能介绍1)
7、NE555P芯片 NE555是时基集成电路,它在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中,除了单一品种的电路外,还可组合出很多不同电路,如:多个单稳、多个双稳、单稳和无稳,双稳和无稳的组合等。 NE555时基电路封形式有两种,一是DIP双列直插8脚封装,另一种是SOP-8小型(SMD)封装形式。其他HA17555、LM555、CA555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。NE555属于CMOS工艺制造,图1是NE555的外形图,图2是它的内部功能原理框图,图3是它的内部等效电路。NE555的内部中心电路是三极管Q15和Q17加正反馈组成的
8、RS触发器。输入控制端有直接复位Reset端,通过比较器A1,复位控制端的TH、比较器A2置位控制的T。输出端为F,另外还有集电极开路的放电管DIS。它们控制的优先权是R、T、TH。 图2.6 555定时器Pin Name1 Ground (0V)2 Trigger3 Output4 Reset5 Control6 Threshold7 Discharge8 Vcc这设备(IC)是用于精密计时电路,能够产生精确的时间延误或振荡。在时间延迟或单稳态模式的操作时,定时间隔是由一个外部电阻和电容网络控制。在非稳态运行模式,频率和占空比可以两个外部电阻器和一个外部电容独立控制。阈值和触发电平一般是分别
9、为Vcc三分之二和三分之一. 这些触发电平可以改变控制(Control, pin5)电压终端使用。当触发(Trigger, pin2)输入下降低于触发水平,触发器输出(Output, pin3)变高。如果触发输入和触发电平以上的门槛输入阈值水平以上,触发器复位回低电位。复位(Reset, pin4)输入可以废除所有其他的输入,用来启动一个新的时间周期。当Reset变为低电平时,触发器复位,输出变低。当输出为低,提供一个低阻抗路径放电(Discharge, pin7)和地面之间。输出电路是能够吸入或源出电流可达200毫安。操作指定为5 V至15 V5 V电源供应,输出电平能兼容TTL输入。2)H
10、EF4511芯片图2.2 HEF4511逻辑图表2.2 HEF4511真值表 译码器主要用于驱动七段显示器,其本身具有所存功能,其中,七段发光二极管显示器有共阳和共阴接法两种。共阳接法就是把发光二级管的阳极都连在一起接到高电平上,输入低电平有效。共阴接法则相反,它是把发光二极管的阴极都连在一起接地,输入高电平有效。与其配套的译码器有74LS458、74LS49。其中,灯测试输入低电平有效。当= 0时,无论其他输入端是什么状态,所有输出ag均为1,显示字形8。该输入端常用于检查7448本身及显示器的好坏。 动态灭零输入低电平有效。当=1,且输入代码时,输出ag均为低电平,即与0000码相应的字形
11、0不显示,故称“灭零”。利用等于1与=等于0,可以实现某一位数码的“消隐”。 灭灯输入动态灭零输出是特殊控制端,既可作输入,又可作输出。当作输入使用,且等于0时,无论其他输入端是什么电平,所有输出ag均为0,字形熄灭。作为输出使用时,受和控制,只有当,且输入代码时,其他情况下。该端主要用于显示多位数字时多个译码器之间的连接。2.1.2 八位抢答器抢答电路设计 优先判断与编号锁存电路如图2.2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 来完成。该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号;二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:系统清除
12、按键按动时,74LS279的四个RS触发器的置0端均为0,使四个触发器均被置0。1Q为0,使74LS148的使能端=0,74LS148处于允许编码状态,同时1Q为0,使74LS48的灭灯输入端=0,数码管无显示。这时抢答器处于准备抢答状态。当系统清除按键松开时,抢答器处于等待状态。当有选手将按键开关按下时,抢答器将接受并显示抢答结果,假设按下的是S4,则74LS148的编码输出为011,此代码送入74LS279锁存后,使4Q3Q2Q=100,亦即74LS148的输入为0100;又74LS148的优先编码标志输出为0,使1Q=1,即=1,74LS48处于译码状态,译码的结果显示为“4”。同时1Q
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