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1、题目:_ 四人智力竞赛抢答器电路设计 班级:_ 13材成(1)班_学号:_ _姓名:_ _指导:_ 严老师_ _时间: _ _ 2015.6.222015.6.28_景德镇陶瓷学院电工电子技术课程设计任务书姓名 _ _ 班级 _13材成(1)班_ 指导老师 严君美 设计课题:四人智力竞赛抢答器电路设计设计任务与要求设计任务:设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器,在选手抢答时,数码显示器会显示选手组号,同时报警装置(蜂鸣器)发出间歇响声。设计要求:1、4名参赛选手,他们的编号分别为“1”“2”“3”“4”各用一个抢答按钮,编号与参赛者的号码相对应,另外需要设置一个按钮给主持人用来清零。2、抢
2、答器应该具有数据锁存功能,并将锁存的数据通过数码管显示出来。在主持人将系统清零后,假如有参赛者按动按钮,数码管会立即显示出最先按下按钮的选手编号,同时蜂鸣器发出间歇声响,并且封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。选手的编号则保持到主持人清零为止。3、抢答器对抢答选手按下按钮动作的先后有很强的分辨能力,即使他们动作的先后只相差几毫秒,也能分辨出抢答者的优先。4、当4个抢答按钮在常态时,主持人可以通过清零按钮将数码管变为清零状态,直到有人使用按钮为止。设计步骤1、 查阅相关资料,开始撰写设计说明书;2、 先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明;3、 依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、
3、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明;4、 列出标准的元件清单;5、 总体电路的绘制及总体电路原理相关说明;6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。参考文献1杨峥,徐磊,华荣茂. 电工、电子技术实习与课程设计 第二版.中国电力出版社,20052故德仁,万栋义.脉冲与数字电路第一版.高等教育出版社,19853闫石. 数字电子技术基础 第一版.高等教育出版社,20034康华光. 电子技术基础部分 第一版.高等教育出版社,2003目录1、 总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、12、 直流电源原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .23、 4D锁存器连接原理图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34、 编码器原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45、 译码器显示电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56、
5、报警电路原理图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 7、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78、 总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89、 元件
6、清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .910、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7、. 111,总体方案与原理说明 在进行智力竞赛抢答比赛时,各参赛选手考虑好后都想抢先答题,为此必须要有一个合适的设备,使主持人和观众了解哪位选手获得了抢答权。为了使比赛顺利进行,需要一个能顺利判断抢答先后的设备,这就是智力竞赛抢答器。该抢答器框图如图1所示。 图1 四路抢答器原理框图其中,直流电源供给后续电路电源用。可以采用三端集成稳压电源,再经滤波提供。触发电路:给选手提供抢答的操作,用按钮操作的4D锁存器实现,锁存器中一旦某一个得到置位信号(抢先)同时要让其他锁存器锁零,则其他选手按钮操作失效。编码、译码显示:显示锁存器中已抢先的选手编号。报警电路:一旦锁存器中有选手争得抢答权,可发出声音
8、。使主持人和观众能够了解已有选手获得回答问题资格。清零/复位则是主持人操作的按钮。2,直流电源原理图 图2 直流电源原理图直流电源原理图设计如图2所示,根据集成电路所用电源要求决定三端式集成稳压的型号,然后计算、选择变压器次级输出电压和电解电容的电量。3、4D锁存器连接原理图 图3 4D锁存器连接原理图4D锁存器的选择。CC4042为4D锁存器,它由4个独立的D触发器构成,可以分别存入4个信号,根据抢答要求,当某个选手优先获得抢答权后,要剥夺其他选手的答题机会,因此一旦有一个Q=1,则使其他D输入无效,最先抢得答题权的选手确定后,其他选手再抢答为无效。图中S1、S2、S3、S4为四选手中操作的
9、按钮,S5为主持人操作的按钮。主持人按S5(S5=0)门5输出为1,CP=1,可以接收抢答,同时门4输出0.一旦S1、S2、S3、S4中有一个抢先(相对于其他选手几个毫秒)按按钮,则相应的触发器置1,则们4输出为1,S5也松开,门5输出为0,CP=1,不再接收其他选手抢答请求。由Q3、Q2、Q1、Q0中给出获抢答权选手的信息。4、编码器原理图 图4 编码器原理图如图,其中Q3、Q2、Q1、Q0为4D锁存器输出,编码器选CC4047,4两输入或门。其中输出为A=Q2+Q0,B=Q1+Q2,C=Q3,D=0,当按钮没有一个按下时,编码电路不工作。我们知道编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通
10、讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种;按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。5、 译码器显示电路原理图译码是编码的逆过程,在编码时,每一种二进制代码,都赋予了特定的含义,即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义翻译出来的过程叫做译码,实现译码操作的电路称为译码
11、器。译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号,以表示其原来含义的电路。根据需要,输出信号可以是脉冲,也可以是高电平或者低电平。译码显示电路原理图如图5所示 图5 译码器显示电路原理图6、 报警电路原理图报警电路采用的是蜂鸣器,蜂鸣器不需要电路,只需要一个控制开关,就可以实现声音控制功能,其连接图如图6所示。 声音的提示是协同数码显示上的字符工作的,当主持人按下清零键时,数码管显示零字符,报警电路不工作,蜂鸣器不发出声音,只有在抢答键被按下时,LED才会显示出参赛选手的编号,报警电路工作并发出声音。 图6 报警电路原理图7、总体电路原理相关说明 总体电路由直流电源电路,触发电路,编码电路
12、,译码电路,报警单元电路及数码显示电路组成,详细见下图7。比赛开始时,在接通直流电源后,主持人按下复位按钮,对数码显示进行清零,接下来便可以进入抢答环节。S1,S2,S3,S4,S5分别为参赛选手与主持人的按钮。主持人通过清零按钮对整个系统具有清零。四个参赛选手进行抢答,最先按下按钮的选手,相应的号码就会被4D锁存器捕捉到对应的置位信号同时让其他锁存器锁零,则其他选手按下按钮皆为无效的操作。接下来,编码,译码电路便开始工作起来,在LED显示器里显示已抢先获得的选手的编号,就在同时,报警提示单元电路开始工作,发出蜂鸣声。通过这个,主持人和观众就能了解到哪位参赛选手抢到答题权并进行答题。8、总体电
13、路原理图 图7 总体电路原理图9、元件清单 序号名称型号数量1发光二极管A964842蜂鸣器EH1013按钮TTB54开关AZD116955锁存器CC4042162或门74LS3237编码器CC407118译码器-19LED显示器74LS47110电容C116CE470X111电容C216CE470X112电容C316CE470X113电阻R-714稳压电源CW78L05115线圈-1164与非门74LS03210,参考文献 1杨峥 徐磊 华荣茂. 电工、电子技术实习与课程设计 第二版.中国电力出版社,2005 2 故德仁 万栋义.脉冲与数字电路第一版.高等教育出版社,19853闫石. 数字电
14、子技术基础 第一版.高等教育出版社,2003 4康华光. 电子技术基础部分 第一版.高等教育出版社,200310,设计心得体会 在课程设计周之前, 当指导老师给我们发惯有课程设计有关的要求时,感觉就是一头雾水,不知道要做什么,但是后来通过上网和图书馆看了一些有关课程设计的书时,才慢慢的知道自己需要做什么,通过这次电子电工课程设计,我学到了很多平时没有掌握的知识,这是我们第一次运用数字电路来模拟实际的物体,在这其中,对元器件有了更多的认识,也掌握了一些绘图软件的基本使用方法,培养了自己独立思考的能力,有不懂的也会借助可以利用的工具来获得自己想要的东西。所以,我觉得课程设计对我们而言是一次很好的实践,通过对数字电路设计每一个流程细致的思考和突破,对我们而言是一次很好的进步,对知识能很好的掌握,对以后的专业学习也会有很大的帮助,当然,由于自身知识的掌握有限,在这期间也出现了一些问题,希望在以后的学习中能够一一解决。 10