六路数字抢答器的设计课程设计

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课程设计报告题目六路数字抢答器的设计

课程设计作品验收表

目录

1绪论1

1.1设计背景1

1.2设计任务与要求1

2 总体设计方案1

2.1方案选择1

2.2数字抢答器总体方框图2

3系统详细设计3

3.1相关元器件的介绍3

3.1.1 74LS2794

3.1.2 74LS1484

3.1.374LS48译码器5

4 系统仿真与测试6

4.1P ROTUES 的基本操作方法6

4.2仿真步骤6

4.3仿真结果及分析7

5 安装与调试7

5.1安装7

.

5.1.1面包板的使用方法及注意事项7

5.1.2安装注意事项8

5.2调试9

5.2.1调试的方法9

5.2.2调试注意事项9

6收获与体会10

参考文献11

附录11

六路数字抢答器的设计

1绪论

1.1设计背景

在许多比赛活动中,为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,通常设置一台抢答器,通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时还可以设置记分、犯规及奖励记录等多种功能。该设计就是针对上述各种要求设计出的供6名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器。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、译码电路将参赛队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。

1.2设计任务与要求

1.设计制作一个可容纳六组参赛的数字式抢答器,每组设计一个抢答按钮供抢答者使用。

2.电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人将系统复位并发出抢答指令后,若参赛者按抢答开关,则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别。此时,电路应具备自锁功能,使别组的抢答开关不起作用。

2 总体设计方案

2.1方案选择

方案一

采用74LS148优先编码器分辨选手抢答的先后,并通过RS锁存器74LS279锁存抢答者的编号,再经过74LS48芯片译码驱动共阴极数码管显示。

方案二

采用CC4067作为编码电路的核心元件,当有选手抢答时输出四位相应的8421BCD码即可同时供16位选手抢答。经CC4511七段译码器译码后驱动共阴极数

码管显示,同时利用CD4069组成一个多谐振荡器,作为十进制计数器CC4510的CP脉冲使其计数并与D触发器CD4013完成自动锁存的功能。

结论:与方案二相比,方案一使用的芯片少、电路简单且同样能实现其功能,故选用方案一。

2.2数字抢答器总体方框图

定时抢答器的总体框图如图1所示。其主要由主体电路和扩展电路两部分组成。主体部分完成基本的抢答功能,即开始抢答后,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,禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时的抢答功能。

图1所示定时抢器的工作过程是:接通电源时,节目支持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定的时间,当主持持人宣布抢答题目后,说一声“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,抢答器处于工作状态,抢答器要完成下面几个工作:

1.优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后有译码显示电路显示编号;

2.制电路要对输入编码电路进行封锁,避免其他选手再次进行抢答;

3.主持人开关能将系统置零,以便进行下一轮抢答。

3 系统详细设计

抢答器电路图2 抢答电路

参考电路如图所示。该电路完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程:开关S置于"清除"端时,RS触发器的端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的=0,使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,1Q=1, =1,74LS48处于工作状态,4Q3Q 2Q=101,经译码显示为"5"。此外,1Q=1,使74LS148 =1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148的此时由于仍为1Q=1,使=1,所以7 4LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置0清除"然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线-3线优先编码器,

3.1相关元器件的介绍

该设计用到较多集成电路电路芯片,在此给出其管脚图和部分功能介绍。

3.1.1 74LS279

74LS279RS锁存器,当R=1,S=0时,输出为;当R=1S=1时,锁存器具有保持功能,将输出一直保持为1,达到锁存的目的。

表1 174LS279 锁存器功能

3.1.2 74LS148

下图为74LS148的功能介绍,ST为使能端,控制芯片的工作;当无输入时,YEX=1,有输入时,YEX=0。其功能真值表如下:

表2 74LS148功能表

3.1.374LS48译码器

图6 74LS48译码器管脚分布图原理说明:

开关S置于"清零"端时,RS触发器的输入端R均为0,4个触发器输出置0,

使74LS279 中BI/RBO =0,A

3A

2

A

1

A

=0000,使之处于锁存状态。74LS279不工作,

输出全为0。当开关S置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,1Q=1,Y

S

=1,74LS48处于工作状

态,4Q3Q2Q=101,即74LS279输入端A

3A

2

A

1

A

=0101,经74LS279后输出

YgYfYeYdYcYbYa=1101101,经译码显示为"5"。

4 系统仿真与测试

4 .1 Protues 的基本操作方法

元件选用:打开元件库栏,移动鼠标到需要的元件图形上,按下左键,将元件符号拖拽到工作区。

元件的移动、旋转、反转、复制和删除:用鼠标单击元件符号选定,用相应的菜单、工具栏,或单击右键激活弹出菜单,选定需要的动作。

元器件参数设置:双击元件,设定相应的参数。

导线的连接:要包括导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。

连接:鼠标指向一元件的端点,出现小圆后,按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点,出现小圆后松开鼠标左键。

删除和改动:选定该导线,单击鼠标右键,在弹出菜单中选delete 。或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。

4.2仿真步骤

(1)根据自己所画好的电路图,在protues元器件库选择相应的元器件。

(2)用导线将元器件按图连接好。

(3)将元器件相应参数设置好。

(4)进行电路仿真,根据仿真修改相应的参数。

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