淮海工學院課程設計報告書課程名稱：電子技術課程設計題目：聲光數字顯示競賽搶答器設計系（院）：電子工程學院學期：2011-2012-1專業(yè)班級：自動化091姓名：學號：評語：成績：簽名：日期：2目錄1緒論.32設計內容及要求.33電路設計.44電路仿真.125組裝調試.146系統所需元器件.147心得體會.158參考文獻.1531、緒論1.1設計背景在許多比賽活動中，為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設置一臺搶答器，通過數顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。同時還可以設置記分、犯規(guī)及獎勵記錄等多種功能。該設計就是針對上述各種要求設計出的供6名選手參賽使用的數字式競賽搶答器。數字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優(yōu)先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產生的信號在顯示器上輸出實現計時功能，構成擴展電路。經過布線、焊接、調試等工作后，數字搶答器成形。1.2設計任務和要求1、用中小規(guī)模集成電路設計一個可容納六組參賽的數字式搶答器，每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用。所有調試和檢測內容均在電腦上仿真進行。2、電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。在主持人將系統復位并發(fā)出搶答指令后，若參賽者按搶答開關，則該組指示燈亮并用組別顯示電路顯示出搶答者的組別，同時揚聲器發(fā)出“嘀嘟”的雙音音響持續(xù)3s左右。3、設置計分電路。每組在開始時預置成100分，搶答后由主持人記分，答對一次加10分，否則減10分。4、設置犯規(guī)電路。對提前搶答和超時搶答的組別鳴喇叭示警，并由組別電路顯示出犯規(guī)組別。2、設計內容及要求2.1、設計思路本題的根本任務是準確判斷出第一搶答者的信號并將其鎖存。實現這一功能可用觸發(fā)器或鎖存器等。在得到第一信號之后立即將電路的輸入封鎖，即使其他組的搶答信號無效。同時還必須注意，第一搶答信號應該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效，否則應視為提前搶答而犯規(guī)。當電路形成第一搶答信號之后，用編碼、譯碼及數碼顯示電路顯示出搶答者的組別，也可以用發(fā)光二極管直接指示組別。還可用鑒別出的第一搶答信號4控制一個具有兩種工作頻率交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動揚聲器發(fā)出兩態(tài)笛音音響，表示該題搶答有效。計分電路可采用2位七段數碼管顯示，由于每次都是加或減10分，故個位總保持為0，只要10位和100位作加/減計數即可，可采用兩級十進制加/減計數器完成。2.2數字搶答器總體方框圖其工作工作過程為：接通電源后，主持人將開關撥到清除狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定的時間；主持人將開關置開始狀態(tài)，宣布開始搶答器工作，揚聲器給出聲響提示，定時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，輸入電路被封鎖，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間內搶答時，搶答器完成下面幾個工作：1.優(yōu)先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；2.控制電路對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手進行搶答；3.控制電路要使定時器停止工作，時間器上顯示搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止，以便進行下一輪搶答。圖（1）總體方框圖3、電路設計3.1計分電路5主持人控制臺電路需要包括所有參賽隊“初始置100分“按鈕J1，“準備搶答”按鈕J4，“開始搶答”按鈕J5，“加10分”按鈕J2，“減10分按鈕”J3。本例中的初始置100功能是利用計數器芯片74LS192的置數功能來實現的。74LS192置數端是低電平有效，所以信號形式為負脈沖?！皽蕚鋼尨稹焙汀伴_始搶答”為負脈沖，加10分和減10分為正脈沖。圖（2）主持人控制臺電路選手控制臺電路：每個參賽隊在主持人下達了“開始搶答命令”后可以按下搶答器按鈕進行搶答。當取得搶答權的參賽隊回答完問題時，主持人根據其結果正確與否進行加減分。在該電路中主持人按下預置100分按鈕，即為所有參賽隊初始預置100分。具體電路圖見圖（3）。（J5為預置100分按鈕，J6為加10分按鈕，J7為減10分按鈕，J8為開始搶答按鈕）電路實現功能:能夠在主持人發(fā)出搶答命令后，對選手進行加分或者減分。6圖（3）計分電路3.2控制電路圖（4）74LS