抢答器课程设计报告

抢答器课程设计报告
抢答器课程设计报告

课题名称:智力抢答语音报号器

学生:

学号:

指导老师:

专业:通信工程

完成年月:2012年12月~2013年1月

目录

第一章课题名称及设计要求 (3)

第二章功能分析与方案论证 (3)

第三章硬件电路设计 (6)

第四章软件设计 (12)

第五章系统调试方案 (13)

第六章工作计划与时间节点 (15)

第七章所需元器件 (16)

第八章参考文献 (16)

第一章课题名称及设计要求

1.1 课题名称

智力抢答语音报号器

2.1 设计任务

设计一个可用于智力竞赛抢答语音报号器。除了具有一般的智力抢答器的功能外,要求增加语音报号和提示功能。

3.1 设计要求

(1) 8路抢答按钮,有启动/停止按钮以及限时设置按钮;

(2) 用数码管显示抢答号和回答限时的倒计时;

(3) 采集按钮号码控制语音芯片输出语音信号;

(4) 有抢答定时时间和回答定时时间的时间设置以及语音提示。

第二章功能分析与方案论证

2.1 功能和技术指标分析

在本次课程设计中,将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。主要功能有在保证优先抢答的前提下,有抢答时间和回答时间设置,有数码管倒计时显示和语音提示功能。具体分析其要求,主要有以下几点:

(1) 八路智力抢答器显示优先抢答者的序号,禁止显示其他抢答者序号;

(2) 主持人预置抢答时间和回答时间(默认设置为30s),并控制抢答计时开始;

(3) 抢答过程中,两位数码管显示倒计时时间;

(4) 在规定抢答时间内,若无人抢答,语音提示抢答结束;

(5) 当参赛者发出抢答信号时,一位数码管显示抢答成功者序号,并语音提示抢答成功,开始回答倒计时;

(6) 回答问题过程中,两位数码管显示倒计时时间,一位数码管显示抢答成功者序号;

(7) 当回答时间到,语音提示回答结束,程序初始化;

(8) 通过开始/停止按键和复位按键能智能控制程序的停止/开始与复位。

由设计要求出发,该抢答器要实现以下功能:

(1) 为8位参赛选手各提供一个抢答按钮,分别编号1~8;

(2) 为主持人设复位键和开始/停止键,以控制系统的复位与抢答开始/停止;

(3) 抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后,若有任何一名参赛者按动抢答按钮,抢答有效,定时器停止工作,一位数码管显示其编号,并且语音报号提示抢答成功,同时其他人再按对应按钮无效。

(4) 抢答器要有抢答定时和回答定时功能,主持人可自行设置定时时间。当主持人启动“开始/停止”键后,定时器自动减计时,并在两位数码管上显示,同时语音提示抢答计时开始;

(5) 参赛者只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若设定时间内无选手进行抢答(按对应按钮),语音提示抢答结束,并封锁输入电路,防止选手超时抢答;

(6) 抢答成功后,语音提示回答计时开始,程序进入回答倒计时状态,倒计时时间在两位数码管上显示;

(7) 当回答倒计时为0时,语音提示回答时间到,程序进行初始化。

2.2 方案设计与论证

2.2.1 设计思想

框图见附录一。

2.2.2 方案论证

采用51系列单片机AT89C52作为控制核心,该系统可以完成运算控制,信

号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机,时期技术比较成熟,应用起来方便简单并且单片机周围辅助电路比较少,便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性,能方便的对系统进行功能的扩张和更改。

单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片计算机.就是将CPU,RAM,ROM,定时/计时器和多种接口集成在一块芯片上的微型计算机.

其主要特点如下:

(1)片内存储容量较小:原因是受集成度的限制.ROM一般小于8KB,RAM一般小于256B,但可以在外部扩展.通常ROM,RAM可分别扩展至64KB.

(2)可靠性高:因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC机.系统软件(如:程序指令,常数,表格)固化在ROM中,不易受病毒破坏.许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠.

(3)便于扩展:片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的(总线,并行和串行的输入/输出)管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统.

(4)控制功能强:具有丰富的控制指令:如:条件分支转移指令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令.

(5)实用性好:体积小,功耗低,价格便宜,易于产品化.

通过分析,该方案功能实现简洁,并且由于单片机具有优越的高集成电路性,使其工作速度快,效率高。另外,89C52单片机采用12MHz晶振,提高了信号的测量精度,并使该系统可通过软件来扩展功能。

另外,本项目采用ISD4004语音芯片完成语音提示功能。

ISD4004 系列工作电压3V,单片录放时间8 至16 分钟,音质好。芯片采用CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术, 每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100 年(典型值),反复录音10 万次。

LM386是一种音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地为参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

与通用型集成运放相类似,LM386是一个三级放大电路。

第一级为差分放大电路,第二级为共射放大电路,第三级中的T8和T9管复合成PNP型管,与NPN型管T10构成准互补输出级。

其特点有:自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少、总谐波失真小。

2.2.3 系统框图

定时抢答器的系统框图如下图2.1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,即开始抢答后,当选手按动抢答按键时,能显示选手编号,同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。

图2.1 定时抢答器系统硬件框图

第三章硬件电路设计

3.1 总电路原理图

见附录一。

3.2 单元电路设计

八路智能抢答器由八大部分组成:89C52单片机控制电路,按键电路,LED 灯电路,数码管显示电路,蜂鸣器报警电路和语音提示电路。下面分别详细介绍各个模块电路的设计原理。

3.2.1 89C52单片机控制电路

选用的单片机型号:P89C52X2BN,封装DIP40,内涵8k 字节FLASH;89C52单片机内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器(ROM),32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内时钟振荡电路;

设计原理:

将89C52单片机控制电路作为整个的项目的核心,通过控制I0口电平的高低,来驱动和控制其外围的设备,即控制发光二极管的亮灭,数码管显示不同的数字,蜂鸣器响,检测按键是否按下以及控制语音芯片进行录音和语音提示;

89C52单片机引脚说明:

VCC为89C52单片机的供电IO口,其供电电压为+5V;VSS为单片机的接地引脚;RXD/P3.0和TXD/P3.1为串行输入和输出口,主要用于电脑程序下载;XTAL1,XTAL2为内部时钟工作电路的输入和输出口,其主要是通过外接晶振电路,为单片机提供时钟信号;RST为复位输入端,当RST引脚保持四个机器周期的高电平时,单片机实现复位;P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,当作为输出

口时需要外接上拉电阻,在本项目中P1.0~P1.7用于控制4位数码管的显示,为其提供位选信号和数据信号;P1.0~P1.7为内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,在本项目中用于设计16位按键;P2口为内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,在本项目中P2.1~P2.3引脚用于4位LED灯的设计,P2.4引脚用于控制语音芯

片的片选信号,P2.5引脚用于驱动蜂鸣器,P2.6和P2.7引脚分别用于控制4

位数码管的位选信号和段选信号;P3.6引脚在本项目中与ISD4004语音芯片的MOSI引脚相连,主要是为其提供录音和放音的地址信息;P3.7引脚在本项目中与ISD4004语音芯片的SCLK引脚相连,主要是为其提供时钟信号。

89C52单片机内部有一个时钟振荡器,只需外接一个振荡器就能产生时钟信号送到单片机内部。图3.1.2电路通过将12M石英晶体以及2个30PF的极性电容C1、C2接在放大器的反馈回路(即89C51单片机的XTAL1、XTAL2口),构成

并联振荡电路,并为XTAL2引脚产生大约幅度为3V,频率为12M的正弦波时钟信号。电路中的两个30PF的极性电容的作用为:一是帮助振荡器起振,二是对振荡器频率进行微调。

另外,89C52单片机的RST引脚为硬件复位引脚,当上电时或者RST引脚持续4个机器周期的高电平时即可如图实现单片机复位,复位后单片机恢复到初始状态。对于复位电路如图3.1.3 ,当上电时+5V电压立刻通过10UF电解电容充电,当达到3V左右时即可实现单片机复位,而后又通过R1放电,使得RST保持为低电平;当开关S0持续按下4个周期时,RST引脚即可获得+4.5V的电压,这样也可实现单片机的复位。

图3.1.1 89C52单片机控制电路

图3.1.2 晶振电路图3.1.3 复位电路

3.2.2 按键电路

按键电路的原理是:电路之间的连线是与操作的关系,即只有当两个高电平相与结果才为高电平,而只要当其中有一个位为低电平的时候,相与的结果就为低电平;这样16个按键的电路即可设计如下图所示:

检测方法:先给S3~S0赋1110,检测S7~S4的电平,假设为1101,则说明是S2按键按下;假设为1111,则再给S3~S0依次赋值1101、1011、0111,再依次检测S7~S4的电平。这样每循环一次即可检测一次16个按键是否按下。

图3.2 按键电路

3.2.3 LED灯电路

电路设计原理:通过89C52单片机的P2.0~P2.3引脚控制L1,L2,L3,L4的电平高低,当为高电平的时候,由于发光二极管两端的电平都为高电平,所以二极管中没有电流流过,发光二极管不亮;而当为低电平的时候,由于发光二极管的正向端为高电平,负向端为低电平,所以发光二极管中有电流流过,发光二极管亮;

同时为了保证发光二极管不被烧坏,限流电阻大小的选择非常重要。发光二极管的导通电流为3~10mA,导通电压为1.7V;故电阻(5?1.7)/10

图3.3 LED灯电路

3.2.4数码管显示电路

数码管显示电路包括一个位锁存器,一个段锁存器和一个4位数码管三部分电路。首先,我们选用的4位数码管接法为共阴极,即我们传送的数据低电平有效;由于4位数码管的数据信号端口都连在一起,即四个数码管的A,B,C,D, E,F ,G,H都各自连在一起;故为了能让4位数码管能显示不同的数字,我们必须采用位锁存器和段锁存器控制在不同的时刻,选择不同的数码管,并显示不同的数字的办法。通常完成一次显示4个数码管需要4个机器周期;具体原理为:在第一个机器周期选中第一个数码管,再送入其要显示的数字,在第二个机器周期选中第二个数码管,再送入其要显示的数字…这样每4个周期即可送往4个不同数据,由于时钟频率超过了我们人眼分辨率,故我们看起来就好像4个数码管是同时显示的。

图3.4.1 位锁存器电路图图3.4.2 段锁存器电路图

图3.4.3 4位数码管显示电路图

3.2.5 蜂鸣器报警电路

电路设计原理:通过89C52单片机的P2.6引脚控制FM的电平高低,当FM 即其为高电平的时候,C、E极不导通,蜂鸣器不响;当FM为低电平的时候,C、E极导通,蜂鸣器间有电流通过,蜂鸣器响。其中R7的功用为限流作用。

图3.5 蜂鸣器报警电路图

3.2.6 ISD4004语音提示电路

在本项目中,我们要实现语音提示功能,采用的芯片为ISD4004,而在放音的过程当中,我们则采用LM386功放芯片其具体的电路图如下图所示。

ISD4004芯片引脚说明:/SS引脚为片选引脚,用于ISD4004芯片的选通;SCLK引脚为ISD4004芯片的串行时钟引脚;MOSI引脚为串行输入口---此引脚为单行输入端,主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端,供ISD输入,我们通过此引脚输入录音和放音的地址;AMCAP引脚主要是通过串联一个1UF的电容用于语音芯片的静噪;AUDOU引脚为语音输出端,其通过一个

4.7UF的电容可以驱动5K的电阻,在本项目中其先通过连接一个放大器进行信号放大,然后再接扬声器进行语音输出。而IN+和IN-引脚主要是通过各自串接一个0.1UF的电容,然后再外接一个麦克风进行语音输入。

LM386功放芯片引脚说明:LM386的外形和引脚的排列如下图所示。引脚2为反相输入端,3为同相输入端;引脚5为输出端;引脚6和4分别为电源和地;引脚1和8为电压增益设定端;

图3.6 ISD4004语音提示电路

第四章软件设计

在本设计中包括了以下十个主要程序:主程序;初始化程序;抢答/回答时间预置程序;倒计时程序;抢答按键检测程序;抢答处理程序;数码管显示程序;语音报号程序;LED灯显示程序;中断处理程序;

系统主程序设计:

对于单片机,当一上电,则调用初始化程序对其进行初始化。而为了能够达到抢答的公平公正合理,应该在主持人发布抢答开始命令之前必须先设定抢答和

回答的时间,因而在编开始抢答前的程序得先编写这段时间预设的程序,当时间设定好了之后,主持人发布抢答命令按下开始按键,程序开始打开定时中断开始倒计时,然后调用抢答按键检测程序进行检测,当扫描到有人按下了答题键时,就调用抢答处理程序,进入到答题阶段,并调用数码管显示程序,语音报号程序和LED等显示程序进行响应;若没有,则调用中断处理程序;而在答题阶段与抢答阶段类似,首先进行时间预设,然后开中断计时器,最后进行中断处理。

软件流程图:

图4.1 软件流程图

第五章系统调试

5.1 系统调试方案

系统调试应软、硬结合,从分散到集中进行调试,先进行单元电路安装和调试,再完成单元电路调试的基础上逐步扩大安装和调试的范围,最后完成整机电路的调试,这样有利于及时发现和解决问题。

5.1.1 通电前的检查

电路安装完毕,检查各部分接线是否正确,检查电源线、接地线、信号控制线和元器件引脚间有无短路开路现象,器件有无接插错误,排除虚焊。用万用表检测电源和地线之间电阻是否足够大。

5.1.2 通电检查

上电后观察电路有无异常现象,如出现异常则立即关闭电源检查,待排除故障后方可重新上电。在通电情况下,检查各电路的电源、接地、固定电位点及接入信号是否可靠地接入。

5.1.3 单元电路的调试

针对主要的接口电路,编写相应的测试程序,软、硬件结合、调通所有控制器接口电路。可以灵活利用仿真器单步运行和设置断点、跟踪及连续运行等功能和各种观察窗口,学会使用仪器测试各点电位和观察各点工作波形,与理论值进行比较,如遇不符分析是软件还是硬件问题,查错排错,直到接口电路工作正常,为整机调试创造条件。

5.1.4 整机联调

在完成部分电路功能调试基础上,连接源程序、完成编译后,进行整体功能的调试,应根据系统的各项功能及性能指标,逐项检验、调试。观察各单元电路连接后各级之间的信号关系,主要是动态观察,检查电路的性能,分析测量数据和波形是否符合设计要求,对发现的问题进行分析,进行软、硬件的修改,一直到满足功能和性能要求为止,圆满完成电路的调试工作。

5.1.5 脱机调试

经调试、编译好的目标程序下载到MCU的程序寄存器内,用MCU 替下仿真头进行脱机运行。如脱机运行不能正常工作,则需检查MCU的外围电路(如晶振电路、复位电路、电源接地等)是否正确,查出错误,直至系统能正常工作,然后测试系统的功能及性能指标,直到达到任务书的要求为止。

系统调试完成后,还要进行一段时间的试运行,从而检验系统的稳定性和抗干扰能力,验证系统功能是否达到设计要求,是否达到预期效果。

5.2 具体调试步骤

5.2.1 硬件调试:

(1)89C52最小工作方式检测(包括复位按键的检测)

给单片机上电,利用示波器检测 ALE引脚输出的模型是否为脉冲波;若是,则单片机工作正常,否则工作不正常。

(2)4路LED灯检测

在LED灯检测焊接完后,先不要使用单片机,将电源直接加到LED灯两端(内涵一个保护电阻),看发光二级管亮不亮,如亮则说明物理电路焊接正确。

(3)蜂鸣器检测

在蜂鸣器电路焊接好后,先不要使用单片机,给蜂鸣器的正极上正电压,在三极管的另两端同时给低电平,看蜂鸣器是否响,若响则说明物理电路连接正确。

(4)4位数码管检测

在4位数码管电路焊接好后,先不要使用单片机,直接给74HC573芯片的输出端WEI1,WEI2,WEI3,WEI4分别加低电平,再给另一块74HC573芯片的输出端A,B,C,D,E,F,G,H,依次赋高电平,若四位数码管的8个发光二极管依次亮,若4*8=32个数码管都能亮,则说明4位数码管物理电路连接正常。

(5)16路按键的检测

在16路按键电路焊接好之后,先不要使用单片机,将万用表(发光二极管档位检测)一端放置P2.0,另一端分别放置P2.4,P2.5,P2.6,P2.7,对应分别按键1,2,3,4;对应每按一个键万用表都能响,则说明按键1,2,3,4电路连接正确。同理检测其他12个键盘连接是否正确。

(6) ISD4004语音电路的检测

当语音电路连接好之后,也先不要使用ISD4004芯片和LM386芯片。给电路上电,检测ISD4004芯片底座18,27号管脚电压是否为+3V,23,26引脚电压是否为0V。LM386芯片底座2,4引脚是否为0V,6号引脚是否为+5V。如若是,则说明芯片的驱动电压连接正确,但要说明整个电路连接正确,还需通过软件检测才能说明。

5.2.2 软件调试:

(1)四位LED灯的检测,编写程序驱动四位LED灯亮。程序放在按键检测(成功)文件夹中。下面所有检测程序具体代码放在打包文件当中。

功能:四位LED灯检测,即:当上电则四位流水灯都亮,然后每隔一段时间

流水灯以依次灭掉,接着又每隔一段时间依次亮起来。如果程序运行正常则说明流水灯安装正确。

检测原理:发光二极管的正极接正电源,负极接单片机的IO口,当单片机给该IO口赋高电平,发光二极管不亮,当赋低电平,发光二极管导通,灯亮。

(2)蜂鸣器检测,编写程序驱动蜂鸣器响。程序放在蜂鸣器检测(成功)文件夹中。

功能:蜂鸣器检测,即当一上电,蜂鸣器响,延时一会又停止,又延时一会又开始,以此循环;

原理:如电路图所示,蜂鸣器一端接正电源,一端接三极管,三级管的b极接单片机的IO口,当单片机给该IO口赋高电平,蜂鸣器不响;而当单片机给该IO口赋低电平的时候,三极管导通,蜂鸣器中有电流流过,蜂鸣器响。

(3)四位数码管检测:编写程序使四位数码管同时显示四个不同的数字(9438),程序放在数码管检测(成功)文件夹中。

功能:数码管检测,当上电时,4位数码显示4个不同的数字9438,则说明四位数码管正常。

原理:该四位数码管为共阴数码管,即当给其段选为高电平,位选为低电平,则对应发光二极管亮。四位数码管显示不同的数字,主要是利用位选选中第一位数码管,然后通过段选给其要显示的数字,接着选中第二位数码管,在给其赋值。。。。这样,一个轮回就使四个数码管显示不同的数字。由于数码管的扫描频率比我们的人眼比较快,故看起来四个数码管是同时亮的。

(4)16路按键检测:编写程序使得通过16路按键,控制4位LED灯的亮暗。程序放在16位按键检测(成功)文件夹中。

功能:通过检测16路按键是否按下,控制4位LED灯的亮灭情况。

原理:先给P2口赋值11111110,然后检测P2^4~P2^7;若其中检测到有电平为低电平,则说明1-4键其中有键按下。接着再分别赋值11111101,11111011,11110111.再依次检测P2^4~P2^7,最后判断5-8,9-12,13-16是否按下;这样一个轮回就对16路按键都检测了一遍。

(5)录音电路调试:编写程序使得ISD4004语音芯片能够实现简单的语音录制和播放功能,程序放在语音芯片(成功)中。

功能:实现通过按键1控制语音录制功能,按键2控制录音停止,按键三控制语、音播放的功能。

原理:ISD4004工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议,协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。因此,对ISD4004而言,在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据,在下降沿将数据送至MISO引脚。协议具体内容如下。①、所有串行数据传输开始于SS下降沿。②、SS在传输期间必须保持为低电平,在两条指令之间保持为高电平。③、数据在时钟上升沿移入,在下降沿移出。④、SS变低,输入指令和地址后,ISD行才开始录放保持。

⑤、指令格式是8位控制码加16位地址码。⑥、ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF,则产生一个中断,该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。⑦、使用"读"指令会使中断状态位移出ISD的MISO引脚时,控制及地址数据也同步从MOSI端移入。⑧、所有操作在运行位(RUN)置1时开始,置0时结束。⑨、所有指令都在SS端上升沿开始执行。

(6)智力抢答语音报号器项目调试:

1.多语音录制程序设计,程序放在抢答器语音录制(成功)文件夹中。

要实现8路智力抢答语音报号功能,首先必须在ISD4004语音芯片当中我语音报号的声音录制下来。故编写程序使得具有以下功能。1)程序初始化;2)请设置抢答时间和回答时间;3)抢答开始;4)抢答时间到;5)1号抢答成功,回答开始;6)2号抢答成功,回答开始;7)3号抢答成功,回答开始;8)4号抢答成功,回答开始;9)5号抢答成功,回答开始;10)6号抢答成功,回答开始;

11)7号抢答成功,回答开始;12)8号抢答成功,回答开始;13)回答时间到

2.抢答器具体内容调试:程序放在抢答器(功能开发)中。

1)初始化程序:

流水灯依次点亮,数码管依次显示0,1,2,3,最后都显示4,语音提示:程序初始化。

2)时间设置

数码管默认显示30s的抢答时间和30s的回答时间,按键9,10控制抢答时间的加减,按键11,12控制回答时间的加减。数码管1亮,语音提示:请设置回答时间和答题时间。按键13控制抢答开始

3)抢答开始

语音提示:抢答开始;LED灯2亮;数码管显示倒计时时间和抢答成功号(默认为0);蜂鸣器响三秒停止。

4)抢答结束

当在倒计时时间内没有检测到按键的按下,则程序进入到抢答结束状态。蜂鸣器持续响六秒后停止,LED灯4亮。数码管显示0000;语音提示抢答时间到。

5)回答开始

当在抢答过程中,检测到1-8中有键盘按下时,进入回答程序。LED灯3亮;蜂鸣器响N下停止,每次0.2s。数码管显示回答倒计时和抢答成功号。

6)回答结束

当回答倒计时时间到,程序进入到回答结束状态;LED灯4亮;蜂鸣器持续响10s;数码管显示00和抢答成功号;语音提示回答时间到;

第六章工作计划及时间节点

表6.1 工作计划积时间节点

时间节点工作计划

第一周1,听老师讲授设计方法及需要注意的问

题;

2,选定题目,分析题目与要求。

第二周1,根据题目要求设计电路;

2,完成电路设计,并与老师讨论可行性。第三周1,完成课题设计报告;

2,领取元器件。

第四,五周1,焊接电路;

2,编写程序。

第六,七周1,调试电路;

2,改善电路。

第八周完成任务,课题验收。第九,十周完成总结报告。

第七章所需元器件

表7.1 抢答器设计所需元器件

第八章参考文献

附录一:抢答器总电路原理图

八人抢答器的课程设计

郑州电力职业技术学院毕业生设计 题目:八人抢答器课程设计 系别:电力工程系 专业:供用电技术 班级:09供电三班 学号: 姓名:张华永 设计成绩指导教师赤娜 答辩成绩主答辩教师 综合成绩答辩委员会主任 目录 一引言 (4) 1.1 设计要求 (4) 1.2 功能要求 (4) 1.3 功能介

绍 (4) 二方案设计与论证 (4) 2.1 各部分电路简述 (4) 2.2 设计方案简述 (5) 三系统分析与设计 (5) 3.1 抢答器电路设计与相关元器件 (5) 3.2 定时电路设计与相关元器件 (7) 3.3 报警电路设计与相关元器件 (9) 3.4 时序电路与相关元器件 (9) 3.5 智力抢答器电路原理图 (10)

3.6 元器件清单 (11) 设计总结体会 (13) 参考文献 (14) 摘要 随着电子技术的发展,它在各个领域的应用也越来越广泛。人们对它的认识也逐步加深。人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。如:智能抢答器的设计与制作。抢答器是竞赛问题中一种常用的必备装置,从原理上讲,它是一种典型的数字电路。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;主持人按开始按钮示意开始,以上两部分组成主体电路。通过定时电路实现计时功能,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。在抢答电路中利用一个优先编码器译出最先抢到答题权的选手的编号并经LED显示器显示出来,同时还要封锁电路以防其他选手再抢答。当选手答题完成后,主持人将系统恢复至零。 关键词:抢答;计时;锁存 一引言 (一)设计要求 1.设计一个智力抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛. 他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

电子抢答器数电课程设计

设计题目:智力竞赛电子抢答器 设计要求及技术指标: 1、抢答器电路分为抢答电路设计和必答电路设计。 2、抢答电路设计具体要求: (1)抢答组数分为四组,序号为1~4。 (2)优先判断与指示电路设计。 (3)主持人清除上次抢答结果的电路设计。 (4)主持人给选手打分电路与选手得分累计显示电路设计。 3、必答电路设计具体要求: (1)30秒必答倒计时电路设计。 (2)超时短暂报警。 第 1 章电路设计简介 1 原理电路设计: 1.1 电路总体工作框图 图1:课程设计的总体框图

整个电路框图如上图所示,主要可分为三个部分,第一部分为四路选手抢搭电路,这部分电路主要采用了四个74LS595来实现四位选手仅选可选通一路的功能实现,并结合使用多个四路与非门(即74LS10)来实现其对计时电路的控制。第二部分为计时电路,其通过两个级联的74LS161与555定时器来实现计时功能,并通过其对于声音警示电路控制。第三部分为选手计分电路,需用了可加可减的74LS192来实现对于选手的加减积分功能。整个电路在学校提供的开发板上,其中所需使用的LED灯、按钮按照开发板作相应的调整。 第 2 章硬件电路的组成 1电路工作原理 当第一位选手按下按钮,74LS373锁存器构成的选通电路就会将低电平传至二极管led的负极,此时若有其他选手再按下按钮,其会导致74LS373处于锁存数据状态,从而使已经亮的小灯不会受到其他选手按钮的影响,另一方面已经选通一路会通过锁存器阻止其他路数据的传入。另一方面四位按钮通过控制74LS161来实现对计时电路的控制,以使得当有选手按下按钮时计时才开始。 计时电路由两个异步清零的模十计数器构成,对其清零通过对于其清零端与使能端置低电平完成,而两位已内置好74LS48的数码管通过与74LS161的输出管脚来实现时间的显示。因为电路要求30秒计时,所以使用计时十位的74LS161的低两位作为是否到达30s的判断信号,当Q1、Q0均为1的时候就是到达30s,此时通过与非门输出来控制扬声器以及停止计时。 选手计分电路通过使用可加可减的74LS192来完成,当其5管脚为上升沿是,其数值加一;而当4管脚为上升沿时,其数值减一。而上升的产生则通过使用电源、地与一个按钮完成。选手分数的显示通过使74LS192的输出管脚与已内置好74LS48的数码管相连来完成。 总体电路的设计思路如上,后期搭建电路过程中依据实际情况做了小幅调整,当整体思路未变。 1.1总体电路原理图如下:

4路抢答器数字电路课程设计

课题名称:数显抢答器的设计

数字电子课程设计任务书

目录 1绪论 1.1 摘要 (4) 1.1 设计题目:抢答器电路设计 (4) 1.2 设计任务和要求 (4) 1.3 方案比较 (4) 2系统总体方案及硬件设计 (5) 2.1 系统总体方案 (5) 2.2 硬件设计 (6) 3软件设计 (12) 3.1 单元电路设计 (12) 3.1.1 抢答电路 (12) 3.1.2 定时电路 (14) 3.1.3 报警电路 (15) 3.1.4 时序控制电路 (15) 4课程设计体会 (17) 5参考文献 (18)

摘要 随着我国经济和文化事业的发展,在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决,例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中,智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加,这时针对主持人提出的问题,各组一般要进行必答和抢答,对必答一般有时间限制,到时有声响提示;对于抢答,要判定哪组先按键,为了公正,这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成,线路复杂,可靠性低,特别是抢答路数增多时,实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统,具有很强的实用性。 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。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并数码管上显示选手的编号,同时扬声器给出声音提示;同时封锁输入电路,禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后,要求定时器立即进行减计时,并用显示器显示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。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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止;如果定时抢答的时间已到,而没有选手抢答时,本次抢答无效,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

8路抢答器的设计报告(数字电路课程设计)资料

《数字电子技术》课程设计报告 8路智力抢答器 设计与制作 设计要求: 1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛; 2、主持人控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答 的开始; 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能; 4、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; 5、具有报警功能。 成绩:评阅人: XX科技学院理学院

8路智力抢答器 设计与制作 8路智力抢答器是一种用数字电路技术实现由主持人控制、定时抢答、报警功能的装置。他是在规定的时间内进行抢答。一旦有人抢答,显示器上会同时显示抢答时间和抢答选手号码。当超出规定时间时,即使抢答,不会显示选手号码。 8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。通过此次设计与制作,进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 一、设计要求 (一)设计指标 1、计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的编号分别是0、1、 2、 3、 4、 5、 6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应,分别是S0——S7。 2、给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管行显示出选手的编号,

同时扬声器给出音响提示。此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4、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。 5、参赛选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上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。 6、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,时间显示器上显示00。 (二)设计要求 1、画出电路原理图(或仿真电路图); 2、元器件及参数选择; 3、电路仿真与调试; (三)制作要求自行装配和调试,并能发现问题和解决问题。 (四)编写设计报告写出设计与制作的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 二、原理框图 抢答器系统原理框图如下所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成,主体电路完成基本抢答后,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

《PLC课程设计》(---九路抢答器)指导书

广东工贸职业技术学院 2010~2011学年第二学期 PLC课程设计指导书 题目:九路抢答(PLC可编程控制器应用) 课程名称《PLC及组态课程设计》专业电子信息适用年级 09级 班级 09电信班1、2 指导教师 _侯益坤、伍勤谟 · 一、课程设计的目的 PLC的课程设计是在完成本课程内容的课堂教学和实践之后进行的。目的是通过对一个实际应用课题的设计,初步掌握PLC控制系统的设计方法,从了解设计要求,运用所学知识并查阅有关技术资料进行系统设计,到模拟安装调试,然后整理有关技术资料,编写设计说明书,使学生得到一次系统的训练,从而对本课程理解更深刻,更清楚,更重要的是提高应用理论知识解决实际问题的能力。 课程设计应以培养学生的能力为主,要求学生在独立完成设计任务的同时,注意多方面能力的培养和提高,主要包括以下几方面: (1)综合运用专业及基础知识解决实际工程技术的能力。 (2)独立工作的能力和创造能力。 — (3)查阅技术资料和各种工具书的能力。 (4)工程绘图能力。

(5)撰写技术报告和编制技术资料的能力。 因此,在课程设计教学中,应以学生为主体,让其充分发挥自主性和创造性。教师的作用主要体现在工作方法的指导和思维方法的引导,以及设计技术把关上面。 二、系统方案设计要求说明 在很多竞赛活动中,经常用到抢答器。对抢答器的控制要求是:当多个输入信号输入时,抢答器只接收第一个到来的信号,而不接收后面到来的输入信号并使第一个到来的输入信号相应的灯或铃有反应。 本系统中设有9个抢答输入按钮、一个复位按钮、一个开始按钮,一个七段数码管,一个蜂鸣器,一个3S兰灯,一个5S黄灯,一个红色违规指示灯。 】 本系统可提供九个抢答台,在主持人的主持下,参赛人通过抢先按下按钮回答问题。 在抢答开始前,主持人应按下复位按钮使系统复位,做好抢答准备。 当主持人说开始,并同时按下开始按钮,抢答开始,并限定抢答时间为10s。 若抢答者在抢答开始前抢先输入,则属违规要显示该台台号,同时蜂鸣器以秒的周期响, 红色违规指示以1秒的周期闪烁,以便扣分惩罚。 若在开始之后到3s之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,同时3s兰灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应兰灯点亮额外奖励加分。 若在3s之后到5s之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,同时5s黄灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应黄灯点亮额外奖励加分。 若在5s之后10s之内第一个按下抢答输入,由七段显示器显示该台台号,蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对给予基本加分

数电课程设计抢答器

数电课程设计——抢答器 1220223 16 左杉2014.6.25 设计目的 掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计方法。 设计任务与要求 (1)4名选手编号为:1,2,3,4。各有一个抢答按钮S0 ~ S4表示。,按钮的编号与选手的编号对应。 (2)给主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯)和抢答的开始控制开关S。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,该选手编号立即锁存,并在抢答显示器上显示该编号,同时扬声器给出音响提示,封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 一.抢答器的基本功能 1.设计一个抢答器,可同时供四名选手或四个代表队参加比赛,编号为一,二,三,四,各用一个抢答按钮,分别用四个开关表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。

3.抢答器具有数据锁存和显示的功能,抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,并且给出出声响提示,封锁输入电路,实现优先锁存,禁止其他选手抢答,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 二.使用元件 芯片:74ls75,74ls147,74ls48,74ls08,74ls04,74ls00 其他器件:5个单刀单掷开关,一个7段数码管,一个蜂鸣器,一个三极管,导线若干。 三.具体原理为 1)抢答器电路 该部分主要是由74LS75实现的,此元件是低端有效。当四个选手抢答时,输入的信号为“1”,用74LS20将这四个选手在75芯片对应的非输出端与主持人的主控开关相与非,接入75的使能端(E0/1和E2/3),这样就通过“0”,把75锁定,完成锁定功能。

数字逻辑电路课程设计抢答器

西安邮电学院 数字电路课程设计报告书 ——数字抢答器 学院名称:电子工程学院 学生姓名: 专业名称: 班级: 实习时间: 数字电路课程设计 ------------数字抢答器 一、课程设计题目 数字式抢答器 二、设计任务和要求 1.抢答器同时可供4路参赛选手同时抢答,分别用4个按钮S0~S3来控制。

2. 设置一个主持人开关,用来控制抢答的开始和结束。 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,并在数码管上显示,选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间为10秒。当主持人启动"开始"键后,定时器采用倒计时计数到0。 5. 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,绿灯亮,数码管上显示选手的编号和剩余抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到(计数至0),有人抢答,则为超时抢答。红灯亮,并在数码管管上显示该抢答选手。 7.如果主持人未启动“开始”键,有人抢答,为提前抢答。显示其号码,此时红灯亮提示。 三、数字抢答器总体方案 1. 接通电源后,主持人将开关拨到"高电平"状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器显示为0,定时器显示为0。此时, 若有人抢答, 为违规抢答数码管显示其编号, 并红灯警告.定时器显示不变。 2.主持人将开关置于”开始”状态,宣布"开始"抢答,抢答器工作, 定时器倒计时, 选手在定时时间内抢答时,抢答器完成, 编号锁存, 编号显示, 绿灯亮表示抢答有效。

3.若在10秒内无人抢答,10秒后抢答器自动锁定,计数器停止计数,抢答无效。如果再次抢答必须由主持人再次操作"开始"状态开关。 四、单元电路设计 1.抢答器电路的设计 (即完成锁存和显示功能) (1)抢答, 锁存电路: 在这一部分,最主要的是锁存电路,锁存电路主要由74LS75来实现,当74LS75的4,13号管角的信号为使能端,当为“0”时,它将保持原来的状态: 74LS75的管脚图和真值表: 有一组队员按下开关后,Q1,Q2,Q3,Q4中有一个信号为0,则它们四个通过与门后的信号为0,接入E12和E34,7475实现锁存功能,保持状态不变。 对于译码电路,当那个队员抢上后,要显示他的组号,必须把次信号转换为二进制代码。其关系为: 由上真值表知: A= ~Q0 + ~Q2; B= ~Q1+ ~Q2;

智能抢答器PLC课程设计 (1)

目录 第一章概述 (1) 1.1 智能抢答器的简要介绍 (1) 1.2 抢答器的控制要求 (1) 1.3 抢答器的控制特点分析 (2) 第二章硬件电路设计 (2) 2.1 PLC机型的选择步骤与原则 (2) 2.2 LED显示器的设计 (4) 2.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (4) 2.4 IO分配表 (5) 第三章程序设计 (5) 3.1 梯形图设计 (5) 3.2 程序运行过程分析说明 (8) 第四章组态简介 (9) 4.1组态王的简单介绍 (9) 4.2关于组态的设计 (10) 4.3组态王的运行结果 (12) 总结 (13) 文献参考 (14)

皖西学院2013届本科课程设计报告 第一章概述 1.1 智能抢答器的简要介绍 抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路,广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。在各类竞赛中,特别是做抢答题时,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一名选手先答题,必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中,只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。利用PLC来设计抢答器,使以上问题得以解决,即使有两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组优先答题;而且其控制方便、灵活,只要改变输入PLC的控制程序,便可以改变竞赛抢答器的抢答的方案。 1.2 抢答器的控制要求 (1)竞赛抢答器能使4个队同时参加竞赛抢答。 (2)设裁判队为裁判台,参赛队为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯,并设有开始按钮SB0和复位按钮SB5;参赛台设有按钮。1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4。 (3)智能抢答器能适合以下比赛规则:出题后,各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下开始按钮SB0后30s内抢答,并由数码管显示时间。如提前抢答,抢答器将发出“违规”信号。30s时间到,如无队抢答,则抢答器给出时间已到信号,该题作废。在有队抢答的情况下,抢答器发出“抢答”信号,数码管开始计时显示,并由数码管显示出抢到题的参赛队号。抢到题的队必须在30s内答完题,如30s内还没答完,则作超时处理。赛场还设有时间数码显示器和显示抢到答题队号的数码显示器。 (4)在某个题目结束后,裁判员按下裁判台上的复位按钮SB5,抢答器恢复原来的状态,为下一轮抢答做好准备。 表1-1各硬件与座位的对应关系

四人智力抢答器课程设计报告

四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020

数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:

摘要 在各种智力竞赛场合,抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的,主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况,再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成,主体电路主要由74LS175,即4D触发器来构成抢答锁存器,由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时,选手开始抢答,最先按键的选手相应的LED发光二极管发光,并且扬声器发出声音,同时,由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路,并且在设计中加入了报警电路,以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误,可实现设计所要求功能。 关键词:四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3)

3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A:系统电路原理图 (13) 附录B:元器件清单 (14)

数电课程设计(抢答器)

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位:信息工程学院 题目: 多路数字定时抢答器设计 初始条件: 本课程设计,要求用集成电路:74LSl48,74LS279,74LS48,74LSl92,NE555,74LS00,74LSl21和其它器件等,实现八路定时抢答功能。用蜂鸣器作声电器件,工作电源Vcc为+5V。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、课程设计工作量:1周内完成对多路数字定时抢答器的设计、仿真、装配与调试。 2、技术要求: ①可同时供8名选手(或代表队)参赛,其编号分别是0到7,各用一个抢答按钮,按钮的 编号与选手的编号相对应。给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。 ②抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存, 并数码管上显示选手的编号,同时扬声器给出声音提示;同时封锁输入电路,禁止其它选手抢答。 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 ③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30秒)。当主持人启 动“开始”键后,要求定时器立即进行减计时,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0.5秒左右。 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 和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止;如果定时抢答的时间已到,而没有选手抢答时,本次抢答无效,系统进行短暂的报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示00。 ⑤确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出 总体电路原理图,阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全 文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

8路数字抢答器课程设计报告

学号: 课程设计 题目八路数字抢答器 学院信息工程学院 专业通信工程 班级 姓名 指导教师 2010年 7月 9日

课程设计任务书 题目:八路数字抢答器 起始条件:要求对数字电路里555电路的运用有所了解,同时熟悉计数电路和译码电路的运用,还要能够运用Multisim软件进行电路的仿真。 要求完成的主要任务: 1.运用数字电路设计一个能够满足特定要求的八路抢答器 2.绘制电路原理图并进行仿真,要求在报告中画出正确的波形。3.按照所画的原理图,在仿真的基础上焊接实物并进行调试。 时间安排: 编号 任务时间 1 查资料、原理图设计3天 2 仿真电路并修改 3天 3 实物焊接与调试5天 4 报告撰写 2天 5 答辩1天 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 课程设计任务书 (2) 摘要 (4) Abstract (5) 一、实验目的 (6) 二、设计要求与内容 (6) 三、设计及原理 (7) 3.1 总体方案设计 (7) 3.1.1 设计思路 (7) 3.1.2 总电路框图 (7) 3.2 各模块设计方案及原理说明 (8) 3.2.1 抢答电路 (8) 3.2.2 倒计时电路 (12) 四、电路仿真 (13) 4.1 抢答电路 (13) 4.2 倒计时电路 (15) 五、实验结果及分析 (17) 六、收获、体会和建议 (19) 附录 (21) 1.总电路图 (21) 2. 元件引脚图 (22) 3.元器件清单 (24) 主要参考文献 (25)

摘要 抢答器作为一种工具,已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念,从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用Multisim11完成了原理图设计和电路仿真,具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能,应用效果良好。 关键词: 电子设计自动化;数字电子技术;抢答器;仿真

抢答器电子课程设计

目录 综述............................................. 错误!未定义书签。1方案设计与分析................................. 错误!未定义书签。 1.1方案选择?错误!未定义书签。 1.2芯片组成 (2) 2电路设计框图及功能描述 ......................... 错误!未定义书签。3单元电路设计................................... 错误!未定义书签。 3.1按键识别电路?错误!未定义书签。 3.2显示电路..................................... 错误!未定义书签。 3.3声音提示电路................................. 错误!未定义书签。3.4脉冲发生电路?错误!未定义书签。 4整体电路及仿真................................. 错误!未定义书签。4.1电路原理.................................... 错误!未定义书签。4.2电路仿真.................................... 错误!未定义书签。4.2.1一号选手抢答............................. 错误!未定义书签。 4.2.2主持人复位................................. 错误!未定义书签。 4.2.3二号选手抢答............................... 错误!未定义书签。4.2.4三号选手抢答............................. 错误!未定义书签。 4.2.5互锁功能 (10) 心得体会....................................................... 11参考文献....................................................... 12

数电课程设计报告-抢答器

课程设计报告 题目数字抢答器设计 课程名称数字电子技术院部名称龙蟠学院 专业自动化 班级M11自动化学生姓名王栋明 学号1121112015指导教师赵国树 金陵科技学院教务处制

目录 第一章设计要求 (5) 第二章总体参考方案 2.1 总体参考方案框图 (5) 2.2 总体参考时序逻辑 (6) 第三章单元电路设计 3.1 定时电路 3.1.1 电路设计 (6) 3.1.2 元件说明 (7) 3.2 开关阵列电路 3.2.1 电路设计 (8) 3.3 门控电路 3.3.1 电路设计 (8) 3.2.2 元件说明 (9) 3.4 编码电路 3.4.1 电路设计 (11) 3.4.2 元件说明 (12) 3.5 报警电路 3.5.1 电路设计 (13) 3.5.2 元件说明 (13) 3.6 显示电路

3.6.1 电路设计 (13) 3.6.2 元件说明 (13) 第四章整体电路图 (15) 第五章各部分功能的实现 5.1 按下S1启动定时30S,开始抢答,LED灯亮 (15) 5.2 某位选手抢答有效 (16) 5.3 清零、灭灯、复位 (16) 第六章心得体会

第一章设计要求 1. 数字抢答器应具有数码锁存、显示功能,抢答组数分为八组,即序号0、1、 2、3、4、5、6、7,优先抢答者按动本组开关,组号立即锁存到LED显示器上,同时封锁其它组号。 2. 系统设置外部清除键,按动清除键,LED显示器自动清零灭灯。 3. 数字抢答器定时为30秒,启动起始键后,要求:①30秒定时器开始工作; ②蜂鸣器要短暂报警;③发光二极管亮灯。 4. 抢答者在30秒内抢答,抢答有效,终止定时;30秒定时到,无抢答者本次抢答无效,系统短暂报警,发光二极管灭灯。 第二章总体参考方案 2.1、总体参考方案框图 2.2、总体参考时序逻辑 它包括定时电路、门控电路、译码显示电路、8线-3线优先编码器、RS锁存器和报警电路等六个部分组成。其中定时电路、门控电路、译码显示电路及8线-3线优先编码器三部分的时序配合尤为重要,当启动外部操作开关(起始键)时,定时器开始工作,同时打开门控电路,输出有效,8线-3线优先编码器等待

数字竞赛抢答器课程设计Verilog语言实现

数字竞赛抢答器课程设计Verilog语言实现

可编程器件与应用课程设计报告 姓名:XXX 学号:XXXXXXXXXX 专业班级:信息XXX 题目:数字式竞赛抢答器 指导老师:

一、绪论 背景: 随着电子技术的发展,可编程逻辑器件(PLD)的出现,使得电子系统的设计者利用EDA(电子设计自动化)软件,就可以独立设计自己的专用集成电路(ASIC)器件。可编程逻辑器件是一种半导体集成器件的半成品。在可编程逻辑器件的芯片中按一定方式(阵列形式或单元阵列形式)制作了大量的门、触发器等基本逻辑器件,对这些基本器件适当地连接,就可以完成某个电路或系统的功能。 数字式竞赛抢答器控制系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。目前设计抢答器的方法很多,例如用传统的PCB板设计、用PIC 设计或者用单片机设计。而用Verilog可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器,优于其他设计方法,使设计过程达到高度自动化。本文介绍的4路数字式竞赛抢答器基于Verilog 语言、以EDA技术作为开发手段、采用CPLD (复杂的可编程逻辑器件)作为控制核心设计而成。与传统设计相比较,不仅简化了接口和控制,

也提高了系统的整体性能和工作可靠性,具有电路简单、成本低廉、操作方便、灵敏可靠等优点。意义: 数字式竞赛抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所使用的抢答器存在分立元件使用较多,造成每路的成本偏高,而现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展,因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。 二、实现方案 设计要求: 1、设计一个可容纳4组参赛的数字式抢答器,每组设一个按钮,供抢答使用。 2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能,使除第一抢答者外的按钮不起作用。 3、设置一个主持人“复位”按钮。 4、主持人复位后,开始抢答,第一信号鉴别锁存电路得到信号后,有指示灯显示抢答组别,扬声器发出2~3秒的音响。 5、设置一个计分电路,每组开始预置5分,由主持人记分,答对一次加1分,答错一次减1分。

四路智力竞赛抢答器

学年论文 (课程论文、课程设计) 题目:四路智力竞赛抢答器 作者:戎飞 所在学院:信息科学与工程学院 专业年级:电信 09-1 指导教师:王建英 职称:讲师2011 年 06 月 24 日

四路智力抢答器 摘要 抢答器很广泛的用于电视台、商业机构及学校,为竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定程上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器,能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台,4个参赛台,分别为A号、B 号、C号、D号参赛台.抢答操作方便,在很多的场所都可以使用,并且给人的视觉效果非常好。 数字抢答器由抢答电路,定时电路,报警电路,时序电路组成。优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输,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,用控制电路和报警电路实现报警功能。以上几部分组成主体电路,从而构成数字抢答器。 关键字抢答电路定时电路报警电路 DXP Multisim 引言 当今的社会竞争日益激烈,选拔人才,评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁,智力竞赛是一种生动活泼的教育方式,通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣,并且能在极短的时间内,使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。那么也就必然离不开抢答器,而现在的抢答器朝着数字化,智能化的方向发展,这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计

的抢答器,电路简单,成本较低,操作方便,灵敏可靠,具有较高的推广价 值。 而在竞赛中往往分为几组参加,这时针对主持人提出的问题,各组一般要 进行必答和抢答,对必答一般有时间限制,到时有声响提示;对于抢答,要判 定哪组先按键,为了公正,这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。抢答器 在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器 的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。 正文 一、设计内容及要求 1、设计内容 设计一台供4名选手参加比赛的数字抢答器。 2、设计要求 (1)抢答器同时供4名选手比赛,分别用4个按钮S0 ~ S3表示。 (2)设置一个复位和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 (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,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 (4)抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动“开始”键后,定时器进行倒计时,同时扬声器发出短暂的声响。 (5)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除为止。 (6)如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示0。

数电课程设计报告《八路数字抢答器》

数字电路课程设计 数字抢答器 设计报告 姓名: 学号: 专业:电子信息工程系 指导教师: 2012年04 月18 日

八路数字抢答器 一、设计目的及任务 1.设计的目的 通过八路数字抢答器的设计实验,要求大家回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验,掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法,熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法,熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。 2.设计的任务及要求 (1)基本功能 ①设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参赛,他们的选号分别是0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个抢答按钮,按钮的编号对应分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 ②给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答器的开始。 ③抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号。此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持主持人将系统清零为止。(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30秒)。当节目支持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示。 ②参加选手在设定的时间内抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上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,时间显示器上显示00。 二、电路设计总方案及原理框图 1. 设计思路 (1)本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁,即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意,第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。

数字抢答器课程设计

数字抢答器 摘要 当今的社会竞争日益激烈,选拔人才,评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁,那么也就必然离不开抢答器。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、直观地判断出优先抢答者。本产品采用了数字显示器直接指示,自动锁存显示结果,并自动复位的设计思想,由数字电路以及外围电路组成,分为八路抢答;在抢答同时附有声音输出接口,提示主持人此时已完成这次的抢答。不仅如此,为了方便不同场合的智力竞赛活动,为需要定时答题者提供可调计时器,无需人工参与。与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰、成本低、易操作、制作方便等优点。 关键词:竞赛活动、抢答、锁存、复位、可调倒计时

目录 1 引言 (3) 2 设计目的 (3) 3 设计指标及要求 (3) 4 总体框图设计与论证 (4) 5 功能模块设计及系统工作分析 (5) 5.1功能模块设计 (5) 5.2 系统工作原理分析 (6) 5.3主要元器件功能介绍 (7) 5.3.1锁存器(74HC573) (7) 5.3.2优先编码器(74LS147) (8) 5.3.3计数器(74LS192) (9) 5.3.4显示译码器(CD4511、74LS48) (10) 6 实验器材清单 (13) 7 设计步骤及各功能电路调试 (14) 7.1 仿真 (15) 7.2 调试锁存器电路 (15) 7.3 调试编码与译码显示电路 (16) 7.4调试控制电路 (16) 7.5秒脉冲 (16) 7.6调时电路 (17) 8 心得体会 (17) 谢辞 (19) 参考文献 (20) 附录A: (21) 附录B: (22)

四人智力竞赛抢答器课程设计

课程设计 课程名称_数字电子技术课程设计 题目名称四人智力竞赛抢答器 学生学院 专业班级 学号 学生__ _________ 指导教师 四人智力竞赛抢答器课程设计报告 一、设计题目 题目:四人智力竞赛抢答器 二、设计任务和要求 1)设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间,由“9”倒计到“0”时,无人抢答,蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时,数码显示选手组号,同时蜂鸣器响1秒,倒计时停止。 2)设计要求

(1)4名选手编号为:1,2,3,4。各有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应,也分别为1,2,3,4。 (2)给主持人设置一个控制按钮,用来控制系统清零(抢答显示数码管灭灯)和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,该选手编号立即锁存,并在抢答显示器上显示该编号,同时扬声器给出音响提示,封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时(9秒)抢答的功能。当主持人按下开始按钮后,定时器开始倒计时,定时显示器显示倒计时间,若无人抢答,倒计时结束时,扬声器响,音响持续1秒。参赛选手在设定时间(9秒)抢答有效,抢答成功,扬声器响,音响持续1秒,同时定时器停止倒计时,抢答显示器上显示选手的编号,定时显示器上显示剩余抢答时间,并保持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效。系统扬声器报警(音响持续1秒),并封锁输入编码电路,禁止选手超时后抢答,时间显示器显示0。 (6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号,作为定时计数器的CP信号。 三、原理电路和程序设计 1.数字抢答器总体方框图 如下图所示为总体方框图。电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时,优先判断,编号锁存,阻止其他选手抢答,然后编码,再将数字显示在显示器上同时产生音响。接通电源后,主持人将开关拨到"清除"状态,抢答器处于禁止状态,而当主持人将开关置“开始”状态,即当主持人宣布开始抢答时,倒计时电路启动由9计到0,选手在定时时间抢答,如有选手抢答,倒计时停止。当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。 主持人

数字电路课程设计--数字抢答器

智力竞赛抢答器 一、本次课程设计目的 1.结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。 2.在数字电路的课程设计中,熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。 3.学会利用一些没学过的来设计电路。 4。学会用软件方法仿真电路。 二、本次课程设计安排 1、时间安排 略。 2、地点安排 S2403实验室。 智力竞赛抢答器 1 设计目的 (1)熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。 (2)掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 (3)了解面包板结构及其接线方法。 (4)了解数字抢答器的组成及工作原理。 (5)熟悉数字抢答器的设计与制作。 (6)学会用软件方法仿真电路。 2 设计思路 (1)设计抢答器电路。 (2)设计可预置时间的定时电路。 (3)设计报警电路。(选做) (4)设计时序控制电路。(选做) 3 设计过程 3.1方案论证

图 1 数字抢答器框图 数字抢答器总体方框图如图1所示。, 其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到“清除”状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置于“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。 3.2电路设计 抢答器电路如图2所示。 图2 数字抢答器电路 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。

(课程设计)三人数字抢答器1

河南理工大学电子技术课程设计报告 三 人 抢 答 器 姓名:苗亚娟 学号:311008002103 专业班级:电气10-7班 指导老师:谢贝贝 所在学院:电气工程与自动化学院

目录 摘要 (2) 一、设计目的.............................................................................. 错误!未定义书签。 二、设计任务与要求 (3) 三、设计电路原理 (3) 1、抢答输入原理 2、抢答锁存原理 3、抢答判断原理 4、抢答显示原理 四、实验电路 (4) 1、电路框图 2、电路连线图 五、单元电路分析 (5) 1、抢答输入电路 2、抢答锁存电路 3、抢答显示电路 六、实物照相 (9) 七、设计总结参考文献 (10) 参考文献 (11)

摘要 当代社会,有各式各样的知识竞赛,抢答器也成为了一种很常见的装置。在知识比赛中,特别是做抢答题目的时候,在抢答过程中,为了知道哪一组或哪一位选手先答题,必须要设计一个系统来完成这个任务。因为在抢答过程中,靠视觉是很难判断出哪组先答题。对设计要求认真分析后,又考虑到自己动手焊板子的能力不是很强,就选择了三人智能抢答器的精简装置来进行设计,即仅通过LED显示灯来判别是哪一个参赛者抢答成功。本次设计将主体电路分为了抢答按钮、抢答锁存、抢答显示三个部分。抢答输入部分由三个抢答按钮和一个清零复位按钮组成;抢答锁存电路由与非门和JK触发器组成;抢答显示电路由三个发光二级管组成。该设计仅用四块数字芯片便实现了数显抢答的功能,与其他抢答器电路相比,有结构简单、成本低、制作方便、实用可靠、成本极低的优点。本文详细介绍了抢答器的设计方案和功能,并对电路原理进行了一定的分析。另外通过仿真和调试过程,让自己对所学知识得到进一步的理解,同时阐释了该设计存在的一些不足之处。 关键词:抢答锁存 LED 芯片

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