智力抢答器z.docx
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智力抢答器z
目录
第一章设计电路总体思路2
1.1电路功能要求
1.2电路原理框图
1.3电路逻辑原理图及工作原理
第二章各单元电路原理及逻辑设计(附集成器件引脚功能及真值表)3
2.1抢答电路
2.1.1优先编码器74LS148
2.1.2七段数码显示管
2.1.3译码器74LS48
2.1.4锁存器74LS297
2.2蜂鸣电路
2.3振荡电路
2.3拓展电路(计时器电路、报警电路)
2.3.1计数器74LS192
第3章系统仿真与调试
3.1proteus系统介绍15
3.2电路仿真19
4.2.1电路仿真图
第4章实物制作
4.1元件清单
4.2制作过程21
4.3器件插放
第5章总结
5.1安装电路安装与调试说明
5.2收获体会
第6章设计参考资料
附录一
第一章设计电路总体思路
1.1电路功能要求
(1)最多容纳五名选手或五个代表队参加比赛,他们的编号分别为1、2、3、4和5,各用一个抢答按钮,其编码与参赛者的号码一一对应。
此外还有一个按钮给主持人用来清零,这些按钮(共六个)均采用自制的触摸按钮。
抢答器具有数据锁存功能并将所锁存的数据用LED数码管显示出来。
在主持人将抢答器清零后,若有参赛者的手指触及抢答器触摸按钮,数码管立即显示出最先动作的选手的标号,同时蜂鸣器发出间歇式声响,声音持续约一秒钟。
抢答器对参赛选手动作的先后有很强的分辨能力。
及时他们动作的先后只相差几毫秒,抢答器也能分辨出来。
也就是说,数码管不显示后动作选手的编号,只显示先动作选手的编号,并保持到主持人清零为止。
在各抢答按钮为常态时,主持人可用清零按钮将数码管变为零状态,直至有人使用抢答器按钮为止。
(2)拓展功能:
计时报警。
每次都有20S的有限抢答时间,时间超过20S任未有抢答,报警器报警。
直至主持人清零,重新开始。
1.2电路原理框图
1.3电路原理图及工作原理
(此处画图!
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工作过程:
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,定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时,并通过译码器在显示器中显示。
抢答器工作。
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。
当选手首先按某一开关键时,可通过触发锁存电路被触发并锁存,在输出端产生相应的开关电平信息,同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱,最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。
然后在译码器中译码,将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。
最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。
当一轮抢答之后,定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。
工作原理:
通过J5开关主持人控制CLR控制锁存器,当主持人开关打在高电平1时,抢答开始,S0、S1、S2、S3、S4五位选手按下抢答开关.假设主持人key=space按下开关开始抢答,S2号选手率先按下抢答开关,抢答信号输入以高电平信号表示,这里视为1当高电平信号号传输到锁存器74LS279时,~2Q脚输出高电平,输入编码器74LS148,该数据编码经过编码器编码后输出三位编码代码,然后经过非门电路转换后经由译码器74LS48译码为抢答成功选手的代码,并在七段数码显示器上显示该号码。
同时在主持人按下开始开关时,输入信号经由锁存器传输到与非门电路转变为低电平信号0,然后经过非门电路转换为高电平信号1,从而触发计数器74LS192开始计数,计数代码经过译码器74LS48译码为20-00的减计时数码,并在多谐振荡脉冲电路的脉冲信号作用下呈现递减输出二十个数;在计数电路作用的同时报警电路接收到由抢答电路转换传输过来的选手抢答信号,并在信号到来时发出报警音,报警器为低电平报警器,由多谐振荡电路提供脉冲信号,并经过分频器分频出低电平信号,从而发出报警音;并且反馈一个抢答完成信号到锁存器锁存端CLK锁存显示的选手编码,并阻止其他选手抢答。
当无人抢答时:
主持人按下开关开始抢答,在没有选手抢答时抢答电路处于未触发状态;抢答器显示器不现实数据。
主持人按下开关锁存器74LS279传出一个信号经过74LS00转换后传输到计时器74LS192开始编码计时,并将编码信号传输到译码器74LS48然后在显示器屏幕上显示减计时,多谐振荡电路输出一个cp脉冲信号到74LS192使其开始脉冲编码,产生计时编码;当显示器显示00时另一个多谐振荡电路迅速作用产生信号提供给锁存器74LS279使其锁存代码,关闭抢答电路,使所有选手无法抢答,同时多谐振荡电路产生的信号为低电平报警器提供报警信源,报警器开始报警,提示选手已经无法抢答。
由于设计到较多的简单门电路,只对重要的芯片进行格外解释。
不再对门电路进行解释说明。
第二章各单元电路原理及逻辑设计(附所用集成器件引脚功能及真值表)
2.1抢答电路
电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。
工作过程:
开关S置于"清除"端时,RS触发器的R、S端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148的优先编码工作标志端=0,使之处于工作状态。
当开关S置于"开始"时,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148的输出经RS锁存后,CTR=1,RBO=1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外,CTR=1,使74LS148优先编码工作标志端=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。
当按键松开即按下时,74LS148的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1,所以74LS148仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。
主持人将S开关重新置“清除”方可进行下一轮抢答。
2.1.1优先编码器74LS148
74LS148引脚排列
74LS148为8线-3线优先编码器。
在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端(优先级别最低位)有低电平输入时,A2A1A0均为111,出现了输入条件不同而输出代码相同的情况,这可由GS的状态加以区别,当GS=1时,表示8个输入端均无低电平输入,此时A2A1A0=111为非编码输出;GS=0时,A2A1A0=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码(编码输出)。
2.1.2七段数码显示管
共阴极数码管,7段数码管是由7个独立的二极管采用共阴或共阳的方法连接而成。
通常将这7个独立的二极管做成a、b、c、d、e、f、g这7个笔划。
通过一个7位的二进制电平信号就可以显示出想要的结果。
例如,点亮二极管b、c,数码管将会显示数字1,点亮a、b、c、d、e、f、g,数码管将会显示数字0。
所以,数码管的显示需要有7根连线。
其中接地端接地前连接各510欧的保护电阻防止电压过大。
2.1.3译码器74LS48
译码器74LS48为
2.1.4锁存器74LS297
S=S1·S2(头上带非)
2.2蜂鸣电路
利用两片555前后连接,从148的GS端通过逻辑门电路后连入第一片555,连接成单稳态振荡器(控制了脉冲时间)。
第一片的输出连入第二片连接成多谐振荡器的输入端。
第二片555的输出端连入蜂鸣器。
2.3振荡电路
本系统需要产生频率为500KHZ的脉冲信号,用于为161道计数提供CP信号,及频率为1HZ信号用于计时电路。
利用555连接出一个提供脉冲的振荡电路。
如逻辑图中所示的与另一蜂鸣器相连接。
供给计时电路脉冲。
2.4拓展电路(计时器电路、报警电路)
由计数器74LS192、译码器74LS48、七段字符显示器组成。
2.4.1计数器74LS192
第3章系统仿真与调试
3.1proteus系统介绍
Proteus不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
在PROTEUS绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:
*.HEX,可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。
PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。
前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。
这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:
元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
3.2电路仿真
3.2.1电路仿真图
第四章实物制作
4.1元件清单(待修改!
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)
名称数量
按钮开关:
6
10kΩ电阻:
7
500Ω电阻:
1
发光二级管:
1
蜂鸣器:
1
74LS148:
1
74LS279:
1
74LS48:
1
74LS04:
1
74LS00:
2
(5V)共阴数码管:
1
尖嘴钳/拨钱钳1
镊子1
面包板1
导线
拓展
74LS192:
2
74LS48:
2
74LS10:
1
共阴数码管:
2
74LS04:
2
555:
1
10uF(25V)电容:
1
68K1
15K1
104电容1
4.2制作过程
电路图绘制→系统仿真→元器件领取并检测→元器件规则的分布在万用板上→元器件焊接→检查调试
4.3器件插放
一、引脚成形方法和技术要求
1.手工整形
手工整形工具主要有镊子和尖嘴钳,基本步骤及如图所示。
2.引脚成形的技术要求
(1)引脚成形后,元器件本身不能受伤,不可以出现模印、压痕和裂纹。
(2)引脚成形后,引脚直径的减小或变形不可以超过原来的10%。
(3)若引脚上有焊点,则在焊点和元器件之间不准有弯曲点,焊点到弯曲点之间应保持2 mm以上的间距。
(4)通常各种元器件的引脚尺寸都有不同的基本要求。
2、导线处理
导线的种类
常用连接导线有三类:
单股线、多股线和屏蔽线(同轴电缆),其外形如图所示。
第5章总结
5.1安装电路安装与调试说明
由于我们只在接触面包板的机会少,对它的性能不是很了解,不能很好的运用它,实验中遇到了很多困难,不过经过学习我们对面包板有了很好的了解,而且能够运用它。
实验中出现了一下问题:
5.1当我们连接好电路时,发现共阴数码管并不显示数字,二极管也不发光,开关也接错了。
解决方法:
经过检查发现电路中所有芯片的没接+5V和0V。
我们把各芯片的+5V引脚接上+5V,把接地引脚接地,把开关接正确。
5.2解决上面问题后共阴数码管能显示数字,二极管也能发光,可是数码管只能显示数字7。
解决方法:
我们再次检查电路,结果发现74LS148芯片的15号引脚没接+5V,我们用导线将其接到+5V上,电路终于正常工作了。
5.3做拓展试验时,电路接完后发现共阴数码管能显示的数字不正确。
解决方法:
通过检查电路发现74LS148芯片上的置数引脚有一个接错了。
我们用导线将其连接正确。
解决方法:
检查电路,发现电路连接是正确的,接上了5V变压器后虽抢答时声音较小,还是成功了。
5.2收获体会
第6章设计参考资料
【1】康华光《数字电子计数基础》高等教育出版社
【2】童诗白《模拟电子技术基础》(第四版)高等教育出版社
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- 关 键 词:
- 智力 抢答