电子电工课程设计-四人智力竞赛抢答器电路设计.doc

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、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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .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、 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、 元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .910、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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。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，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