电子抢答器课程设计说明书.docVIP

中北大学 课 程 设 计 说 明 书 ? ? ? 学生姓名: ? 学 号： 学 院: 电子与计算机科学技术学院 专 业: 微电子学 题 目: 电子抢答器的设计 ? ? 指导教师： 职称: ? ? ? ? 2011 年 1 月 5 日 目 录 1、设计目的 3 2、课程设计内容和要求： 3 2.1、设计内容 3 2.2、设计要求 3 3、?设计方案 4 3.1、设计思路 4 3.2、工作原理及硬件框图 4 3.3、硬件电路原理图 5 3.4、PCB版图设计 9 4、课程设计总结 13 5、参考文献 14 电子抢答器设计说明书 1、设计目的 掌握译码器、十进制加/减计数器的逻辑功能和工作原理，设计可预置时间的定时电路；分析与设计时序控制电路。画出定时抢答器的整机逻辑电路图，掌握智力抢答器的工作原理及其设计方法，并对各种元器件的功能和应用有所了解。并能对其在电路中的作用进行分析。另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程。学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；掌握应用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。 2、课程设计内容要求：1、 1. 设计一个可以容纳四组参赛队进行比赛的电子抢答器。 2．具有第一抢答信号高的鉴别和锁存功能。 3．具有计时功能 4．具有记分功能。 5. 具有犯规设置电路。 2.2、1、2、3、4，按钮的编号与选手的编号相对应S1 ~ S4分别对应四个组，抢答者按动本组按键组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。 2，给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。 30s内进行抢答，抢答有效，如果30s定时已到但无抢答者，则本次抢答无效系统短暂报警。 4，设计一个由主持人控制的计分器给每组计分来实现计分功能。 3、?设计方案、设计思路抢答器的组成框该设计抢答器的电路主要是由抢答开关电路、触发电路、触发锁存电路、编码器、七段显示译码器几部分构成。2、工作原理及硬件图工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答器工作。定时器计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。 图1：抢答器原理框图 如图1：该方案系统主要中由定时电路，8线-3线优先编码器，RS锁存器，译码显示和报警电路等几个部分组成。其中定时电路、8线-3线优先编码器及RS锁存器三部分的时序配合非常重要。当主持人按下控制按键时，锁存器清零计数器置数。当主持人释放控制键时发光二极管点亮，定时器开始工作，同时锁存器的输出使8线-3线优先编码器使能，编码器等待数据输入，在30s内首先按动序号开关的做好立即被锁存到LED显示器上。与此同时8线-3线优先编码器禁止工作，封锁其他组的按键信号。若定时时间30s已到而无抢答者，锁定编码器抢答按键信号无效，同时定时器输出信号使报警电路发出短暂报警信号说明本次抢答无效，发光二极管熄灭。 抢答完毕后由主持人确定答案正确与否在计分器上给予加分或减分。 3.3、硬件电路图 编码/锁存电路 编码/锁存电路如图2所示：图中74LS148是8线-3线优先编码器，它的EI、Gs及EO分别是输入、输出使能端及优先标志端。当ST=0时，编码器进入工作状态，如果这时输入端至少有一个编码请求信号（逻辑0）输入时，在输出端有编码信号输出，同时Gs为0，否则为一；当EI=1时优先标志和输出使能端均为一，编码器处于禁止状态。先给出74LS148（8线-3线优先编码器）真值表： 当主持人按动清除/开始键（SB5闭合）时将RS锁存器74LS279全部清零，译码驱动电路的输出为0，这时LED显示器灯灭。同时由4Q于端输出为低电平使得 N14A输出为0，则EI=0，编码器使能，输入有效。但由于此时74LS279为清零状态，输出全部为零，不管SB1~SB4有无按键按下，显示组号的显示器显示结果为0，当然计数器也不工作，输出为0 ，也就是说抢答还未正式开始，当主持人释放清除/开始键（SB5打开）后，锁存器清零状态，由于EI依然为0，编码器使能，而N15A的输出为1，发光二极管D点亮，计数器开始计时，抢答开始。在这期间只要按动任意输入抢答键，编码器输出经RS锁存器锁存，由显 示器显示组号；与此同时由于有有效输入信号输入EI由1翻转为04Q端输出为1，即EI=1,编码器输入禁止，停止编码，封