1、湖州師范學院信息與工程學院課程設計報告課程名稱 電子技術課程設計 設計題目 八路搶答器設計 專 業(yè)： 電子科學與技術班 級： 姓 名： 周偉學 號： 18指導教師： 羅 孝 信息與工程學院 2011.11.11電子技術課程設計任務書一、課題名稱數(shù)字八路搶答器二、設計任務1、設計一個八路搶答器，要求具有搶答功能，電路基本要求內含蜂鳴器、顯示器等；2、 畫出搶答器的電路原理圖，分析各部分電路的工作原理；3、.搶答組數(shù)分為八組，序號分別為S0 S7，優(yōu)先搶答者按動本組按鍵，組號立即在LED顯示器上顯示，同時封鎖住其他組的按鍵信號。4、系統(tǒng)設置外部清除鍵，按動清除鍵，LED顯示器自動清零滅燈。5、電源

2、：220V/50HZ的工頻交流電供電。三、技術指標1、設計8組參賽的搶答器,每組設置一個搶答按鈕.2、電路具有第一搶答信號鑒別與鎖存功能,搶答成功后,顯示組別,發(fā)出聲音.3、由主持人宣布開始清零 四、設計報告根據(jù)要求撰寫設計報告八路搶答器設計課程設計報告目 錄一、任務分析. 2二、設計方案. 4三、電路設計. 7四、焊接及調試. 8五、感想. 9元器件清單. 10八路搶答器設計一、任務分析八路搶答器功能描述如下： 1、 涵蓋搶答自鎖、燈光指示、暫停復位、電子音樂報聲等功能 2、 工作模式：手控 3、 面板上設有組號，顯示清晰，同步顯示，互不干擾。4、 積木式結構，18組任意連接。 5、 具有搶

3、答聲音提示。共用的喇叭中發(fā)出優(yōu)美的電子音樂聲搶答器工作流程描述 選手搶答 - 發(fā)出聲響、顯示組號 - 搶答聲訊 - 主持人復位 1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1 S82. 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。 3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。 搶答器硬件描述 該電路由直流穩(wěn)壓電源、搶答器、LED數(shù)碼管組成。 搶答器電路主要由各路的搶答器按鍵、開關二極管、晶閘管、發(fā)光二極管及一個三極管和揚聲器B

4、1 組成LED數(shù)碼管的每一筆劃都是對應一個字母表示 DP是小數(shù)點.CD4511是一個用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點：具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域寗覮ED顯示器其中CD4511 各管腳功能如下: BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)是怎么樣的，七段數(shù)碼管都會處于消隱也就是不顯示的狀態(tài)。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。LT：3腳是測試信號的輸入端，當BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全

5、為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮全部顯示。它主要用來檢測數(shù)7段碼管是否有物理損壞。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。NE555 各管腳功能如下:NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。二、設計方案1、 設計目的在電視和學校中我們會經(jīng)常看到一些智力搶答的節(jié)目，如果要是讓

6、搶答者用舉手等方法，主持人很容易誤判，會造成搶答的不公平，比賽中為了準確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，所設計的搶答器通常由數(shù)碼顯示、燈光、音響等多種手段指示出第一搶答者。為了使這種不公平不發(fā)生，只有靠電子產品的高準確性來保障搶答的公平性。2、 方案方案一:采用數(shù)字電路原理方框圖定時搶答器的總體框圖如圖所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節(jié)目主持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態(tài)，編號顯示器滅燈，

7、當節(jié)目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態(tài)。搶答器要完成以下四項工作：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；揚聲器發(fā)出短暫聲響，提醒節(jié)目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答；控制電路要保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統(tǒng)回復到禁止工作狀態(tài)，以便進行下一輪搶答。方案二:采用單片機當主持人宣布搶答開始的時候，按下開始按鈕，此時電路進入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應的信息送往單片機，再由單片機輸出到顯示輸

8、出電路中。此時有人第一按下相應的搶答按鈕，經(jīng)過單片機的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應的號碼，并鎖存，同時禁止其他按鈕的輸入。方案三采用PLC當主持人打開啟動開關后，在設定時間TO 內，如果某組搶先按下?lián)尨鸢粹o，則驅動音效電路發(fā)出聲響，指示燈LI亮，并且在8段數(shù)碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效;如果在時間TO內，無人應答，則驅動音效電路發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題;在搶答成功后，主持人打開限時開關SW2，啟動計時器，在設定的時間TI 內回答有效，當?shù)竭_設定時間TI時，驅動音效電路，指示燈L3亮，表示答題時間到。3、 方案選擇方案比較

9、 數(shù)字電路 單片機 PLC 制作難度 實現(xiàn)難度 設計難度 低 一般 簡單 一般 低 高 一般 低 一般 價格 電路原理 低 簡單 一般 一般 高 一般 通過上面的方案比較，數(shù)字電路的制作方案比較容易實現(xiàn)，并且在原理方面也是比較簡單，所以我選擇采用第一種方案來完成搶答器電路。4、 設計系統(tǒng)功能1.基本功能：（1） 同時供8名選手比賽，分別用8個按鈕S0 S7表示。（2）設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。（3）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，揚聲器發(fā)出聲響提示，并在七段數(shù)碼管上顯示選手號碼。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)

10、清除為止。五、 各部分單元電路的設計（1）搶答器的主體電路設計搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優(yōu)先編碼器74148和DFF鎖存器可以完成上述功能。其工作原理是：當主持人控制開關處于“清除”位置時，RS觸發(fā)器的端為低電平，輸出端（4Q1Q）全部為低電平。于是74LS48的 =0，顯示器滅燈；74148的選通輸入端 =0，74LS148處于工作狀態(tài)，此時鎖存電路不工作。當主持人開關撥到“開始”位置時，優(yōu)先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待輸入端 7. 0輸入信號，當有選手

11、將鍵按下時(如按下S5)，74LSl48的輸出=010， =0，經(jīng)RS鎖存器后，CTR=l， =1，74LS279處于工作狀態(tài)，4Q3Q2Q=101，經(jīng)74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5”。此外，CTR=1，使74l48的端為高電平，74LSl48處于禁止工作狀態(tài)，封鎖了其它按鍵的輸入。當按下的鍵松開后，74LSl48的為高電平，但由于CTR維持高電平不變，所以74LSl48仍處于禁止工作狀態(tài)，其它按鍵的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性以及搶答電路的準確性。當優(yōu)先搶答者回答完問題后，由主持人操作控制開關S，使搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。（2）報警電路的設計采用555定時器和

12、三極管構成的報警電路。其中555構成多諧振蕩器，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，當PR為低電平的時候，電路停振。三、電路設計四、焊接及調試五、感想這是我上大學以來在實驗室待的時間最長的一次，焊接最久的一次，做實驗最認真的一次，當然也是最難忘的一次。在設計之前，參考了許多相關的資料。在設計中又參考了網(wǎng)上的八路搶答器的原理圖，有了基本的思路。 但著手設計時，又出現(xiàn)了許多未預料到的問題。先是了解課程設計的流程，再是自己去設計原理圖。雖然說在網(wǎng)上參考了很多很多的原理圖，但對于第一次設計原理圖的我來說，這實在是個挑戰(zhàn)與考驗。設計了一天，但到最后還是不滿意，

13、但這次經(jīng)歷是寶貴的。后來，老師發(fā)下元器件，提供原理圖，在羅老師的認真指導下，我們開始去連線，焊接。當然，焊接前的連線工作是非常重要的，我花了一天的時間把電路的正面和反面都進行了連線，爭取用最簡潔明了的連線。因為越簡單的連線，焊接的時候越不會出錯。但是連線前必須要搞清楚每個元件的引腳的功能，因為原理圖上的引腳是亂的，一不留神就出錯了，這就告訴我們干什么事都要仔仔細細的。最讓人頭痛的就是焊接，因為自己要最求美觀，所以同時增加了焊接的難度。布線，焊接點，線路交叉點，每一個都是關鍵的點。 在一些設計原理上也遇到了許多新問題。發(fā)現(xiàn)搶答時按下按鈕，其中1和7兩個數(shù)無法鎖存，經(jīng)同學以及老師的指證，發(fā)現(xiàn)不能鎖

14、存的原因是因為二極管的壓降過大，所以并聯(lián)了一個二極管，并且降低了電阻的阻值，最后及時的改正。 通過這次八路搶答器的設計，我發(fā)現(xiàn)了以往學習中的許多不足，也讓我掌握了以往許多掌握的不太牢的知識，感覺學到了很多東西。兩周的課程設計，留給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐性和堅持下去的毅力。在整個電路的安裝調試的過程中，花費時間最多的是各個元件電路的連接，電路的細節(jié)設計以及連完線路后的檢查工作上，其中在連接電路是出現(xiàn)問題比較多，在555元件和CD4511元件的連接的調試的時候出現(xiàn)了問題在老師的指導和講解下我們有了更深刻的認識，同時對元件的原理的功能了解的更多更深刻。在這次過程中，我深刻的體會到在設計過程中，需要反復實踐，其過程很可能相當?shù)姆爆?，有時花很長時間檢查電路故障，分析原因，這時我們就需要靜下心來，更仔細的去查找原因，修正問題?？傊?，這次實驗過程中我受益匪淺，一直在摸索，一直在學習，一直在思考。我和我的搭檔實