數(shù)字搶答器課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　數(shù)字搶答器</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　當今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器。因此搶答器是機關(guān)學校、電視臺等單位開展

2、智力競賽活動必不可少的設(shè)備，通過搶答者的按鍵、數(shù)碼顯示等能準確、公正、直觀地判斷出優(yōu)先搶答者。本產(chǎn)品采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動鎖存顯示結(jié)果，并自動復(fù)位的設(shè)計思想，由數(shù)字電路以及外圍電路組成，分為八路搶答；在搶答同時附有聲音輸出接口，提示主持人此時已完成這次的搶答。不僅如此，為了方便不同場合的智力競賽活動，為需要定時答題者提供可調(diào)計時器，無需人工參與。與其他搶答器電路相比較有分辨時間極短、結(jié)構(gòu)清晰、成本低、易操作、制作方便等優(yōu)點。&l

3、t;/p><p><b>　　關(guān)鍵詞：搶答、鎖存</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 引 言3</p><p>　　2 設(shè) 計 目 的3</p><p>　　3 設(shè)計指標及要求3</p><p>

4、　　4 總體框圖設(shè)計與論證4</p><p>　　5 功能模塊設(shè)計及系統(tǒng)工作分析5</p><p>　　5.1 功能模塊設(shè)計………………………..……..………………………………5</p><p>　　5.2 系統(tǒng)工作原理分析……………………………………………………..…...6</p><p>　　5.3 主要元器件功能介紹…

5、…………………………………………………....7</p><p>　　5.3.1 鎖存器（74HC573）7</p><p>　　5.3.2 優(yōu)先編碼器（74LS147）8</p><p>　　5.3.3 控制電路9</p><p>　　6 實驗器材清單13</p><p>　　7 心 得 體 會1

6、7</p><p><b>　　謝 辭19</b></p><p>　　參 考 文 獻20</p><p><b>　　附錄A：21</b></p><p><b>　　附錄B：22</b></p><p><b>　　1 引

7、 言</b></p><p>　　在科技高速發(fā)展的21世紀，人才成為最重要的社會資源之一。競爭日益激烈，人才選拔，評選擇優(yōu)的活動越加頻繁，而在這些活動當中，往往分為幾組選手參加，針對主持人提出的問題，如果用舉手的方式搶答，往往會因主持人判斷的誤差，造成比賽的不公平性。本著公平公正的原則，就需要有一種穩(wěn)定、準確的工具，因此數(shù)字競賽器應(yīng)運而生，由于其準確性高、實用性強，所以得到迅速推廣，從最初的益智類

8、節(jié)目，廣泛應(yīng)用到各類活動、娛樂節(jié)目中。</p><p>　　早期的競賽器只由幾個過三極管、可控硅、發(fā)光二極管等組成，能通過發(fā)光二極管的指示辨認出選手號碼，現(xiàn)在大多數(shù)競賽器單片機或數(shù)字集成電路組成。</p><p>　　2 設(shè) 計 目 的</p><p>　　通過課題設(shè)計一個八路搶答器與可調(diào)定時器，運用所學數(shù)字電子電路的知識進行理論設(shè)計、安裝調(diào)試、后期制作、分析總結(jié)

9、等環(huán)節(jié)，以提高在電子技術(shù)方面的實踐技能和科學作風，學習掌握工程設(shè)計的方法和組織實踐的基本技能。</p><p>　　3 設(shè) 計 指 標 及 要 求</p><p>　　3.1 設(shè)計一個可供8名選手參加比賽的8路數(shù)字顯示搶答器。他們的編號分別為1、 2、 3┅┅8各用一個搶答按鈕，編號與參賽者的號碼一一對應(yīng)，此外還有一個按鈕給主持人用來清零。</p><p>　　3

10、.2 搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存的數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來。在主持人將系統(tǒng)清零后，若有參賽者按動按鈕，數(shù)碼管立即顯示出最先動作的選手的編號，（也可同時用蜂鳴器發(fā)出間歇聲響，并保持到主持人清零以后。</p><p>　　3.3 搶答器對搶答選手動作的先后有很強的分辨能力，即使他們的動作僅相差幾毫秒，也能分辨出搶答者的先后來。即不顯示后動作的選手編號。</p><p>　　3.4 主持

11、人有控制開關(guān)，可以手動清零復(fù)位</p><p>　　4 總 體 框 圖 設(shè) 計 與 論 證</p><p>　　圖1-1 設(shè)計原理方框圖</p><p>　　如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：</p><p>　　1.接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于靜止狀態(tài)，編號顯示器和指示燈滅，等主持人將開關(guān)置“開始”位置后，搶答器

12、處于等候狀態(tài)，此時可以進行搶答。</p><p>　　2.搶答器完成，優(yōu)先判斷搶答的組號，并將編號進行鎖存，然后通過譯碼器將編號顯示在七段數(shù)碼管上，并且揚聲器提示。</p><p>　　3.如果再次搶答必須由主持人操作“清除”和“開始”狀態(tài)的開關(guān)，即需要主持人清零。</p><p>　　5 功 能 模 塊 設(shè) 計 及 系 統(tǒng) 工 作 分 析</p>

13、<p>　　5.1 功能模塊設(shè)計</p><p>　　圖1-2-1搶答器電路原理圖</p><p>　　數(shù)字競賽器的電路原理圖如圖1-2-1，該競賽器電路由復(fù)位電路、搶答觸發(fā)控制電路、 LED 數(shù)碼顯示電路、計時電路等組成。</p><p>　　復(fù)位電路由復(fù)位按鈕、限流電阻、兩輸入與非門74LS00、八輸入與非門74LS30以及D鎖存器74LS573的兩

14、個使能控制端鎖存允許端LE端（高電平有效）和三態(tài)允許控制端OE端（低電平有效）等組成。</p><p>　　搶答觸發(fā)控制電路由搶答按鈕 -、限流電阻 -以及74LS573的八個輸入端等組成。</p><p>　　LED 數(shù)碼顯示電路由10線-4線的編碼器74LS147、七段譯碼器CD4511、七段共陰數(shù)碼管等組成。</p><p>　　可調(diào)計時器的原理圖如圖1-2-

15、2，該電路主要由555提供計數(shù)脈沖，經(jīng)過74LS192組成的計數(shù)電路，由4511與74LS48譯碼，再由數(shù)碼管顯示所構(gòu)成。其中主要由74LS00與非門構(gòu)成的二選一數(shù)據(jù)選擇器和RC去抖動電</p><p>　　路實現(xiàn)該電路的可調(diào)性。</p><p><b>　　系統(tǒng)工作原理分析</b></p><p>　　圖1-2-2可調(diào)計時器電路原理圖<

16、/p><p>　　數(shù)字競賽器的電路原理圖如圖1-2，該電路采用6個數(shù)字集成電路，其中74LS573為D鎖存器，74LS30為8輸入的與非門，74LS00為兩輸入與非門，74LS147為10線-4線的編碼器、CD4511為七段譯碼器、以及七段共陰數(shù)碼管等組成。為了使譯碼后數(shù)碼管能顯示數(shù)字，該電路將譯碼器的D端輸入接74LS573的鎖存控制輸入端，數(shù)字被鎖存時，該端為低電平，數(shù)碼管為正常顯示數(shù)字；允許數(shù)據(jù)輸入時，74LS

17、573的11腳為高電平，經(jīng)過譯碼后數(shù)碼管不顯示，這樣正好滿足了電路的要求。</p><p>　　比賽時，、···由參賽選手控制，由主持人控制。該鍵在主持人喊“開始”前按下，開始后當任意一個選手搶先按下按鈕時，74LS30的輸出將跳變?yōu)榈碗娖剑@個低電平使74LS573處于鎖存狀態(tài)，那么其他選手再按搶答按鈕就無效了。此時它的輸出、….被鎖存，隨即編碼器進行編碼。74LS147為10線到

18、4線的編碼器，輸入端為低電平有效，輸出為反碼。編碼完畢經(jīng)CD4511譯碼后通過七段共陰數(shù)碼管將相應(yīng)搶答選手編號顯示出來。同時74LS30的這個低電平使二極管VD導(dǎo)通，驅(qū)動蜂鳴器BL發(fā)出“嘀”聲。</p><p>　　一輪搶答結(jié)束，由主持人按動清除復(fù)位按鈕，對D鎖存器進行解鎖。又進行下一輪搶答。當允許數(shù)據(jù)輸入時，74LS573的11腳為高電平，經(jīng)過譯碼后數(shù)碼管不顯示。同時BL不發(fā)音。</p><

19、p>　　5.3 主 要 元 器 件 功 能 介 紹</p><p>　　5.3.1 鎖存器（74HC573）</p><p>　　鎖存器74HC573的輸出端為～ 可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，～ 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE 為高電平時，～ 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端 LE 為高

20、電平時，Q 隨數(shù)據(jù)D 而變。當LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 輸出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上。</p><p>　　操作電壓范圍：2.0V～6.0V 低輸入電流：1.0uA CMOS 器件的高噪聲抵抗特性</p><p><b>　　引出端符號：</b></p><p>　　～

21、數(shù)據(jù)輸入端 </p><p>　　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）</p><p>　　LE 鎖存允許端 </p><p>　　～ 輸出端 </p><p>　　74LS573外部管腳圖如圖1-3： </p><p>　　圖1-3

22、 74LS573引腳圖</p><p>　　真值表如表1-1所示：</p><p><b>　　表1-1</b></p><p>　　5.3.2 優(yōu)先編碼器（74LS147）</p><p>　　優(yōu)先編碼器是當多個輸入端同時有信號時,電路只對其中優(yōu)先級別最高的輸入信號進行編碼。10線-4線8421 BCD碼優(yōu)先編碼器7

23、4LS147的引腳圖如圖3.4所示，其中第9腳NC為空。74LS147優(yōu)先編碼器有9個輸入端和4個輸出端。某個輸入端為0，代表輸入某一個十進制數(shù)。當9個輸入端全為1時，代表輸入的是十進制數(shù)0。4個輸出端反映輸入十進制數(shù)的BCD碼編碼輸出。</p><p>　　圖1-5 74LS147引腳圖</p><p>　　5.3.3 控制電路(74LS00和74LS30)</p>&l

24、t;p>　　74LS30 74LS00的引腳圖真值表下（圖1-8和圖1-9）：</p><p>　　圖1-8 74LS30的引腳圖及真值表</p><p>　　圖1-9 74LS00的引腳圖及真值表</p><p>　　6 實 驗 器 材 清 單</p><p><b>　　謝 辭</b></

25、p><p>　　經(jīng)過一個星期的努力，我們順利把電路做出來了。雖然整個過程很艱苦，從剛開始的激情到壓抑再到痛苦，但是最終我們得到的是喜悅。有時候理論明明可以到了實際就是會出問題，但是我們沒有放棄。因為老師說過理論與實踐相差非常大，實際要考慮的問題遠遠比理論的多的多。所以我們不斷的查資料、不斷的調(diào)試；最后終于成功了。這讓我們深刻體會到有付出才有回報過程是有些許曲折。感謝這次數(shù)字電子課程設(shè)計，讓我們所學的理論知識不再只是紙

26、上談兵。我們相信只要不放棄、勇于思考。設(shè)計師離我們不在遙遠。</p><p>　　感謝老師的細心指導(dǎo)，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助！</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）》閻石主編，北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　《常用電路模塊分析

27、與設(shè)計指導(dǎo)》王松武等編著，清華大學出版社，2007年</p><p>　　《數(shù)字電路設(shè)計與制作》湯山俊夫，科學出版社，2005年</p><p>　　《555定時器原理及實用電路集錦》楊兆選編著，天津大學出版社，1989年</p><p>　　《新型集成電路及其應(yīng)用實例》何希才，北京：科學出版社，2002年</p><p><b>