1、智力競(jìng)賽定時(shí)搶答器設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)智力競(jìng)賽搶答器可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，他們的編號(hào)分別是I1I8（1,2,3,4,5,6,7，8），各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)分別與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S1S8。（2）給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開(kāi)關(guān)S在電腦上用D控制，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零和搶答的開(kāi)始，編號(hào)顯示數(shù)碼管滅燈和搶答的開(kāi)始。（3）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示功能，搶答開(kāi)始以后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)便立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號(hào)。此時(shí)，輸入回路封鎖，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答的選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清零時(shí)為止。 (4)搶答器具有定時(shí)搶答功

2、能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定，當(dāng)節(jié)目主持人啟動(dòng)“開(kāi)始”鍵后，要求定時(shí)器立即進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，并用顯示器顯示。 (5)參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)搶答有效，顯示器上顯示選手的編號(hào)和搶答時(shí)刻的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零時(shí)為止。 (6).能用硬件成功實(shí)現(xiàn)以上各功能。2、 設(shè)計(jì)的作用、目的智能競(jìng)賽搶答器由兩部分組成，主體電路部分和擴(kuò)展電路部份，主體部份主要是控制電路的搶答，具有搶答的功能，當(dāng)搶答開(kāi)始選手按下按鈕時(shí)通過(guò)優(yōu)先編碼器對(duì)高電頻進(jìn)行選擇，信號(hào)通過(guò)鎖存器，鎖存器對(duì)信號(hào)進(jìn)行記憶，同時(shí)防止其他選手再次按鍵時(shí)的信號(hào)進(jìn)入電路系統(tǒng)。信號(hào)由鎖存器進(jìn)入譯碼器，在譯碼電路中接受第電頻信號(hào)，同時(shí)在LED數(shù)字顯示器上表

3、現(xiàn)出選手搶答的編號(hào)即可。另外主持人也擁有一個(gè)開(kāi)關(guān)，主持人控制搶答是時(shí)的電路處理，定時(shí)器的處理和清零。所有時(shí)間數(shù)字表示都在7段共陰數(shù)碼管上 。在定時(shí)器部份是倒計(jì)時(shí)裝置，當(dāng)主持人清零以后選手開(kāi)始搶答計(jì)時(shí)器開(kāi)始運(yùn)行以30秒開(kāi)始倒計(jì)時(shí)自行減數(shù)，直至選手有人搶答著計(jì)時(shí)停止。所有時(shí)間數(shù)字表示都在7段共陰數(shù)碼管上 。三、設(shè)計(jì)過(guò)程1.方案設(shè)計(jì)與論證主體電路主要由3部份組成分別是搶答部份，主持人控制部份，定時(shí)器部份。搶答部份主要由選手通過(guò)按鍵進(jìn)行搶答，同時(shí)電路通過(guò)優(yōu)先編碼器將第一個(gè)選手信號(hào)選著出來(lái)，通過(guò)鎖存器把該信號(hào)鎖存記憶，同時(shí)封鎖電路禁止其他選手搶答，另外在譯碼電路中將該信號(hào)翻譯出來(lái)在LED數(shù)字顯示器上表現(xiàn)

4、出來(lái)。主持人部份，當(dāng)接通電源是主持人將開(kāi)關(guān)置于清零位置，搶答器處于禁止搶答狀態(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器重新計(jì)時(shí)。當(dāng)主持人宣布搶答開(kāi)始時(shí)主持人將開(kāi)關(guān)置于開(kāi)始位置，搶答器開(kāi)始工作，計(jì)時(shí)器開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，當(dāng)有選手搶答時(shí)定時(shí)器計(jì)時(shí)停止，優(yōu)先編碼器立刻將所搶答選手編號(hào)分別出來(lái)，同時(shí)鎖存器進(jìn)行鎖存，譯碼器電路顯示編號(hào)?？刂齐娐穼㈦娐愤M(jìn)行要對(duì)輸人編碼電路進(jìn)行封鎖，避免其他選手再次進(jìn)行搶答，同時(shí)要使定時(shí)器停止工作，時(shí)間顯示器上顯示剩余搶答時(shí)間并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當(dāng)選手將問(wèn)題回答完畢，主持人操作控制開(kāi)關(guān)使系統(tǒng)回復(fù)到禁止工作狀態(tài)，以便進(jìn)行下輪搶答。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，卻沒(méi)有選手搶答時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并封鎖輸入電路，禁止

5、選手在超時(shí)后搶答。功能圖如圖1所示：譯碼電路鎖存器優(yōu)先編碼電路搶答按鈕控制電路 主持人開(kāi)關(guān)顯示電路顯示電路譯碼電路定時(shí)電路秒脈沖產(chǎn)生電路2.單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件的選擇 （1) .搶答電路:搶答電路的功能有兩個(gè)：是能分辨選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu) 先搶答者的編號(hào)，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無(wú)效.（2） 選用優(yōu)先編碼器74LS148和八D鎖存器74LS279或74LS373）可以完成上述功能。通過(guò)74LS279可以一次性鎖存八個(gè)信號(hào)輸入的功能，將八個(gè)搶答的信號(hào)送給它29的八個(gè)輸入管腳，再將它1912的八個(gè)管腳接74LS148的優(yōu)先編碼信號(hào)輸入的八個(gè)管腳，最后通過(guò)優(yōu)先編碼器

6、的GS端經(jīng)相應(yīng)門電路處理后接鎖存器的鎖存端進(jìn)行鎖存。74LS279管腳與功能如圖2所示。1. 搶答按鍵電路圖（如圖3所示）：2. 搶答電路圖(如圖4所示）（）：74LS148功能表如下：輸入輸出STX（）：七段顯示譯碼器7448輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。七段顯示譯碼器一般與七段數(shù)碼顯示器相連，共同構(gòu)成四輸入端的數(shù)碼顯示電路。共陰極數(shù)碼顯示器的功能表如表2所示：十進(jìn)制（） 定時(shí)器電路：節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設(shè)定一次搶答的時(shí)間長(zhǎng)度，通過(guò)預(yù)置時(shí)間電路對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行預(yù)置。主持人按鍵電路如圖4所示。現(xiàn)選用十進(jìn)制同步加減計(jì)數(shù)器74L

7、S192進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖由秒脈沖電路提供，具體電路如表3為74LS192圖4：表3：CPCP操作置數(shù)加計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)清零  555定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器，產(chǎn)生一個(gè)周期接近1秒方波信號(hào)從第3管腳輸出。而接一個(gè)與非門是為了對(duì)方波信號(hào)整型，555電路產(chǎn)生的方波周期約為1秒。如圖所示：由于光比聲音在空氣中的速度快，而每個(gè)搶答按鈕與提示開(kāi)始搶答的信號(hào)距離不一定相所以圖的電路中使用LED的熄滅模擬主持人按下按鈕后提示選手開(kāi)始搶答的現(xiàn)象即圖燈滅時(shí)，選手開(kāi)始搶答，同時(shí)圖3-5中數(shù)碼管顯示每秒減一個(gè)數(shù)字，直到顯示為零。如圖如圖（搶答人編號(hào)）3. 電路的安裝與調(diào)試（1） 插接通過(guò)實(shí)驗(yàn)原

8、理圖進(jìn)行實(shí)物插接，插接時(shí)能深刻體會(huì)到插接方法的重要性：各個(gè)芯片的引 腳功能不能混淆，必須了解各個(gè)芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正負(fù)端，便于區(qū)分及插接。正確插接各芯片個(gè)管腳連接必須查閱各種資料并記錄，以確保在插接過(guò)程和調(diào)試過(guò)程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在插接完后每塊芯片都用萬(wàn)用表檢測(cè)，看是否有短接等，還有插接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過(guò)程中檢查電路。（2） 調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法 顯示電路不穩(wěn)定問(wèn)題 在完成電路的插接進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手

9、編號(hào)不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在單選手按下?lián)尨疰I后數(shù)碼管顯示的不是選手當(dāng)前號(hào)碼。因此著手對(duì)電路進(jìn)食檢查，首先檢查數(shù)碼管看是否是關(guān)節(jié)插接錯(cuò)誤，后又檢查電路各個(gè)芯片管腳接錯(cuò)均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后發(fā)現(xiàn)當(dāng)觸動(dòng)某按鍵連線時(shí)顯示正常由此判斷可能是因?yàn)槌霈F(xiàn)了虛插，遂將電路各點(diǎn)又仔細(xì)接了一遍，此時(shí)電路顯示正常。. 控制開(kāi)關(guān)無(wú)法控制電路 在調(diào)試是發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下主持人開(kāi)關(guān)時(shí)電路斷電，當(dāng)松開(kāi)后數(shù)碼管顯示始終為7，經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)對(duì)電路用萬(wàn)用表逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)是開(kāi)關(guān)觸接錯(cuò)誤，通過(guò)改正后電路能正常工作。. 數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí) 在進(jìn)入定時(shí)電路調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)，出現(xiàn)亂碼。對(duì)這問(wèn)題我們檢查了芯片是否完好，電路界限是否正確均未發(fā)現(xiàn)

10、問(wèn)題，后發(fā)現(xiàn)是由于在插接時(shí)電線有些地方出現(xiàn)部分短接，于是就將電線重新理清，數(shù)碼管也能正常工作了。4、 心得體會(huì)及建議在做八路智能競(jìng)賽搶答器是剛開(kāi)始還不知道如何是好，真的沒(méi)有什么頭緒很慌，但是隨著周邊的同學(xué)也都快做完事就更加焦急了，不得不靜下心來(lái)整理思路。于是，就開(kāi)始查找資料，上網(wǎng)找各種有關(guān)智能競(jìng)賽搶答器的資料，找到做智能搶答器所需要的各種原件，但是不知道如何使用，于是打開(kāi)了那本考完試后就封存的數(shù)字電子技術(shù)課本還是有我上課時(shí)做的筆記，紅筆，黑筆交織的筆記，仿佛讓我回到了魏老師給我們講課的時(shí)光，那時(shí)一個(gè)回不去的時(shí)光，一個(gè)難忘的記憶，一個(gè)美女老師孜孜不卷的教導(dǎo)我們，傳授知識(shí)的魏大慧老師。課本如今還是

11、散發(fā)著書香，我找到了筆記和各種原件的用途和它們所擁有的功能，其余的一些原件課本上沒(méi)有，所以還得上網(wǎng)查找記錄所剩下的原件功能。等我查找到了原件的各種型號(hào)和功能的用途，于是就打開(kāi)了EWB50，開(kāi)始了課程設(shè)計(jì)8路智能競(jìng)賽搶答器的仿真設(shè)計(jì)。在運(yùn)用電腦仿真畫圖的時(shí)候遇到了各種困難，原件的連接和定時(shí)器的計(jì)算等一系列的問(wèn)題。但是隨著對(duì)原件的認(rèn)識(shí)我已經(jīng)明白了它們之間的功能和練習(xí)，過(guò)程中原件之間的連線繁多很苦惱，從早上一直做到了凌晨1點(diǎn)，說(shuō)實(shí)話這個(gè)過(guò)程很累，中途有想過(guò)放棄自己做或者抄襲同學(xué)的。但是在我心里強(qiáng)烈的反感抄襲，于是強(qiáng)忍和克服自己心里的防線從未松弛，最后當(dāng)按下仿真軟件按鈕的時(shí)候LED數(shù)字顯示屏上出現(xiàn)的數(shù)

12、字和那逐漸減小的數(shù)字時(shí)，我心中有種莫名的成就感和對(duì)自己當(dāng)時(shí)沒(méi)有放棄的肯定。讓我明白了世上無(wú)難事，只怕有心人。堅(jiān)持到底，應(yīng)為不到最后一刻永遠(yuǎn)不知道結(jié)果是什么。五、附錄 序號(hào) 類型 數(shù)量 174LS279（RS鎖存器） 1 274LS47（4線7段譯碼驅(qū)動(dòng)器） 3 374LS148（8線3線優(yōu)先編碼器） 1 4 74LS192（十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器） 2 574LS00（二輸入與非門） 1 674LS20（四輸入與非門） 1 7NE555 1 8數(shù)碼管（共陰極） 3 9發(fā)光二極管 2 10開(kāi)關(guān) 9 11電阻（1K） 1 12電阻（10K） 9 13電阻（15K） 1 14電阻（68K） 1 15電容（0.1F） 1 16電容（10F） 1 17面包板 174LS148引腳圖：74LS47N引腳圖：74LS279引腳圖：4LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。 1. CPU為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端。 2. LD為預(yù)置輸入控制端，異步預(yù)置。 3. CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除。 4. CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出， 5. BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出7420引腳圖：7400引腳圖：NE555引腳圖：6、 參考文獻(xiàn)1.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)