8路抢答器课程设计

编号：电子技术课程设计报告书

课题：数字式竞赛抢答器

院（系）：机电工程学院

专业：电气工程及其自动化

学生姓名：闫奥博

学号：1200120334

题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发

2014 年12 月28 日

前言

一、数字竞赛抢答器的主要内容

1.1任务要求和内容

数字式竞赛抢答器具有数字显示抢答者序号功能同时配以声、光报警，以响应抢先抢答者的信号和序号，对犯规抢答者(包括提前和超前抢答)除声、光报警外，还有显示抢答犯规者序号的功能，同时还可以设置记分和奖罚记录等多种功能。

在本次设计过程中，只有主持人按下开始按钮以后，选手才能进行抢答，所以在本次设计中杜绝了出现超前抢答的情况，故犯规电路就无设计。

1.2数字竞赛抢答器的使用步骤为：

(1)抢答前电路上电，由抢答主持人进行系统复位，抢答时间为0~7秒。

(2)主持人按下开始按钮开始抢答，同时定时器开始倒计时。

(3)抢答者听到抢答开始命令后，通过各自的按钮开关输入抢答信号。

(4)主持人对抢答成功者回答问题正确否进行加减分。

二、资料收集

2.1 芯片资料的收集

此次课设中用到了74HC573、74LS148、74LS192、74LS48，NE555定时器、74LS00、74LS274、74LS04、4511等芯片。有些芯片在数电课程中学习过，其余的芯片都是在网上学习的。

2.2 数字竞赛抢答器的资料

根据题目的要求我们在数电等相关书籍上找了各个芯片的使用方法，并在网络上也找到了一些相关的资料来在PROTEUS仿真软件中绘图并仿真，最后用DXP 2004绘制原理图和PCB图。

三、工作过程简介

选好题目以后根据题目要求进行一个总体的四路设计，分有四大模块，抢答模块、定时模块、脉冲模块、成绩输入模块。接下来就是在网络上查找相关芯片的资料，查看它们的真值表、逻辑图等，然后在PROTEUS仿真软件中绘图并仿真。仿真没有问题以后用DXP 2004绘制原理图和PCB图。将打印好的电路图转印打铜板上，进行腐蚀、打孔、焊接元器件，最后进行电路板调试。

在调试过程中没有达到预期的效果，后面发现仿真和实物有差别，实物连最基本的功能都没有实现，最后经仿真的每一块芯片在面包板上进行测试验证，有些芯片和仿真有出入，后面逐一排查，最终调试成功。

目录

1 系统概述.................................... 错误!未定义书签。

1.1数字式竞赛抢答器基本功能 (1)

1.2 抢答器的工作过程...................................... 错误!未定义书签。

2 单元电路设计方真和分析 (2)

2.1 抢答模块 (2)

2.2 脉冲模块 (3)

2.2.1 定时模块 (3)

2.2.2成绩输入模块 (5)

3 总体电路图 (6)

4 电路的调试与安装 (6)

5 结束语和心得体会 (7)

6 参考文献 (7)

7 原件清单 (8)

附录1 (9)

附录2 (11)

附录3 (12)

1 系统概述

1.1数字式竞赛抢答器基本功能：

（1）设计一个数字式竞赛抢答器，可容纳8组代表队参加比赛，他们的编号分别是1-8，每组有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S1-S8。给节目主持人设置两个控制开关，用来进行电路复位和开始按钮。

（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。同时定时器停止，优先抢答成功者的编号一直显示，直至主持人按下复位才清零。

（3）抢答器具有定时抢答的功能。当主持人按下“开始”按钮后，定时器立即倒计时，并在显示器上显示。若主持人未按下“开始”，则选手无法抢答，所以没有超前抢答的可能性出现。

（3）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。如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

系统框图如图1-1所示：

图1-1 系统框图

1.2抢答器的工作过程

根据对功能要求的简要分析，将抢答器电路分为抢答模块、定时模块、脉冲模块、成绩输入模块。抢答模块完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答器按钮时，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，成绩输入模块来输入选手的成绩。

工作原理：上电后，主持人将按下“复位”按钮，抢答器处于禁止状态，显示编号数码管处于灭灯状态，定时器显示设定时间，主持人按下“开始”状按钮，开始抢答。若是主持人没有按下“开始”按钮，此时选手无法抢答，当定时时间到，却没有选手抢答时，封锁输入电路，禁止选手超时抢答。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，灯光显示。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“复位”和“开始”按钮，对于抢答者，答对题则可以进行相应的加分，答错则扣掉相应的分值。

2 单元电路设计方真和分析

2.1 抢答模块

该部分主要完成三个功能：一是分辨选手按键的先后，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。三是显示灯光报警。选用优先编码器74LS148、74HC573锁存器和74LS247译码器可以完成上述功能，所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程：当主持人控制复位按钮RES以后，74LS74触发器的2端和6端显示高电平，以至抢答按钮的公共端变成高电平，选手无法抢答。当按下开始按钮以后74LS74触发器的2端和6端显示低电平。例如3号选手抢答成功，别优先编码器74LS148识别，74LS148的GS端变低电平，使74HC573锁存器的LE端变成低电平，锁存器锁住，其他选手无法抢答，再经过74LS247译码器通过数码管显示出来。

抢答模块原理图如图2-1所示：

图2-1 抢答模块