第一篇：基于Multisim10的8路智力競賽搶答器

基于Multisim10的4路搶答器

——《硬件實訓》實驗報告

班級：

組員：

指導老師：

時間：

目 錄

1.設計題目......................................................................................................................................1 2.課程設計目的..............................................................................................................................1 3.設計內容和要求..........................................................................................................................1 4.基本設計原理..............................................................................................................................1 5.總體設計框圖..............................................................................................................................3 6.單元電路設計方案和原理說明................................................................錯誤！未定義書簽。

3.1搶答電路...........................................................................................................................4 3.2 發光二極管顯示電路......................................................................................................4 3.3 主持人控制開關電路......................................................................................................5 3.4 控制電路和秒脈沖產生電路..........................................................................................5 3.5 定時、譯碼、顯示電路..................................................................................................6 3.6 完整電路圖......................................................................................................................6 7.元件清單......................................................................................................................................7 4.電路仿真....................................................................................................................................10 9.心得體會....................................................................................................................................10 10.參考文獻..................................................................................................................................10

一、設計題目

四路智力競賽搶答器

二、課程設計目的

1、培養數字電路的設計能力。

2、掌握搶答器電腦設計方法。

三、設計內容和要求

3.1 設計內容

⒈設計一個智力競賽搶答器，可同時供4名選手或4個代表隊參加比賽，他們的編號分別是1、2、3、4、5、6、7、4，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

⒉給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零(編號顯示數碼管滅燈)和搶答的開始。

⒊搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，相應選手的燈亮。封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的信號燈一直亮到主持人將系統清零為止。

4.用中小規模集成電路組成智力競賽搶答器電路，畫出各單元電路圖和總體邏輯框圖，正確描述各單元功能，合理選用電路器件，畫出完整的電路設計圖以及寫出設計總結報告。

3.2 設計要求

⒈搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定。當節目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。

⒉參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，相應選手的燈亮，顯示器上顯示搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。

⒊如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。

四、基本設計原理

4路智力競賽搶答器，當有人按下按鈕后，代表他這一組的發光二極管就亮了，同時，別組成員按下按鈕時，則不會使自己這一組的燈亮。要想實現這個目的，我們可以用鎖存器或者觸發器來實現，因為它們都能存儲一位二進制數字。主持人有一個開始鍵，當這個鍵按下時，才會使搶答器正常工作；當這個鍵彈起時，無論4個選手如何按按鈕，他們各自所對的發光二極管都不會亮。這個開關我們可以用芯片上的清零端或者使能端來實現。當然，既然是搶答器，就會有時間限制，我們需要一個倒計時器，并且需要將時間顯示，我們可以用相關的芯片實現這一功能，具體設計在下面的設計中會有詳細的敘述。每次搶答完后，主持人都會將時間重新置數，這一功能也可以通過芯片上的相應端口來實現。

五、總體設計框圖

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，能使代表該選手的發光二極管發光，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以及將時間顯示出來。

六、單元電路設計方案和原理說明

智力搶答器包括搶答電路，發光二極管顯示電路，主持人控制開關電路，控制電路，秒脈沖產生電路，定時、譯碼、顯示電路。下面對各部分進行詳細敘述。

6.1搶答電路

搶答電路的功能有兩個：

1、能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優先搶答者的編號，供顯示電路使用；

2、使其他選手的按鈕操作無效。搶答電路包括集成D觸發器74LS374和4個開關。374為具有三態輸出的四 D 邊沿觸發器，且是上跳沿觸發的。當一個脈沖的上升沿到來時，輸出Q端的值為相應D端的值。OC端為使能端，低電平有效，當OC接高電平時，處于高阻狀態，OC端接低電平時，芯片能夠正常工作。4個D端接4個開關，開關另一端接高電平。CLK端接脈沖信號。下圖即是搶答電路電路圖。

圖為搶答電路

6.2 發光二極管顯示電路

發光二極管顯示電路是由4個發光二極管組成，由于在仿真時要觀察燈的亮與熄滅，所以用燈來代替一下。4個燈的一端分別接在74LS374的4個Q端，另一端分別接地。當Q端輸出為高電平時，燈就會被點亮，否則就會熄滅。下圖即為發光二極管顯示電路。

圖為發光二極管顯示電路 6.3 主持人控制開關電路

主持人控制開關有很多作用，當這個開關彈起時，74LS374將不工作，并且可以控制譯碼顯示電路的清零和置數功能。我們先來介紹一下計數器74LS192的功能。下圖為74LS192功能表。

從以上兩個圖可知，CR端為清零端，當CR端為高電平時，輸出為低電平；CR端為低電平時，芯片可以進行別的功能。在CR端為低電平的情況下，LD端為低電平時，輸出為4個D端上的值，這就是我們所說的置數功能。在CR為低電平，LD為高電平的情況下，CPU接脈沖信號，CPD接高電平，此時芯片處于加計數狀態；CPU接高電平，CPD接脈沖信號，此時芯片處于減計數狀態；CPU和CPD均接高電平，芯片處于保持的狀態。基于對74LS192的了解，我們可以將清零端和置數端作為主持人控制開關電路的一部分。我們將CR端和LD端分別接兩個單刀雙擲開關，開關一端接高電平，一端接低電平。下圖即為主持人控制開關電路。

6.4 控制電路、報警電路和秒脈沖產生電路

控制電路是由4個或門組成的。74LS374的4個輸出端分別接在4個兩輸入或門的輸入端上，每兩組的輸出有分別接在另一個或門的輸出端，最后輸出端和脈沖信號接在一個或門的輸入端，輸出端接在74LS374的脈沖輸入端和74LS192的CPD端。當有一人按下了搶答開關后，所對應的Q端輸出為高電平，經過幾個或門后，最后輸入74LS374和74LS192 的脈沖輸入端的信號固定為高電平，則我們將脈沖信號鎖住了，無論別的搶答開關按下與否，都不會影響結果。這就起到了控制電路的作用。報警電路中，使用燈來表示，當無人搶答時，指示燈亮。秒脈沖信號產生電路可以通過555定時器得以實現，但在此次設計中，我們為了簡便，直接用方波電源來實現，將其周期改為1秒即可。下圖為控制電路和秒脈沖產生電路電路圖。

6.5 定時、譯碼、顯示電路

定時、譯碼、顯示電路是由74LS44譯碼器，74LS192計數器和七段數碼管構成的。在仿真時我們用的是將譯碼器和七段數碼管集成之后的一個數碼管，這樣可以使我們在仿真時稍微簡單一些。我們將74LS192的四個輸入端DCBA端分別接上高電平，低電平，低電平，高電平，則通過譯碼器在七段數碼管上顯示9，然后通過減計數，依次減一，當搶答按鈕按下時，控制電路將會鎖住脈沖信號，因此數碼管應該顯示當前數字不變。直至下一次搶答時，主持人通過置數重新將其置為9。下圖為定時、譯碼、顯示電路。

6.6 完整電路圖

七、元件清單

十進制加減計數器 74LS192×1 D觸發器 74LS374×1 電阻器包(RPACK1*4SIP)×1 開關 DSWPK_4*1,TD_SW1×3 燈 LAMP5v_1w×9 或門 74HC32D_4V×9 示波器 XSC1×1 時鐘電壓源 CLOCK_VOLTAGE×1 非門 7404N×1 數碼管 DCD_HEX_YELLOW

四、電路仿真

1、當主持人開關電路的按鈕彈起時，即使別的搶答按鈕按下時，發光二極管也不會亮。下圖是這種情況的仿真結果

由上圖可知，J12彈起時，雖然J1中的開關3閉合，但是發光二極管仍然是熄滅的，這也證明了上文的結論。

2、當主持人控制開關閉合時，如果有一組已經先將搶答開關按下后，其余的組再將搶答開關按下時，他們所對應的發光二極管也不會亮。

在J1中的開關4先按下的情況下，雖然后面的開關1、6、7也按下了，但是也只有由開關4控制的燈X4亮，而別的燈都沒有亮。這也就證明前文結論的正確。

3、當開始正常搶答后，計數器開始倒計時，當無人搶答時，報警指示燈X9亮，數碼管顯示當前搶答剩余時間。

4、當開始正常搶答后，計數器開始倒計時，當有人搶答后，數碼管上應該顯示當前的數字不變，直到主持人在下一個問題時將其重新置數。

J1中開關5按下了，他所對應的燈X5也亮了，而此時數碼管顯示為5，并且不再變化了，這也證明了前文結論的正確。

九、心得體會

這一次的課程設計老師，沒有限定我們用什么仿真軟件，給了我們一定的空間。常用的仿真軟件有三個，分別是pespice，protel和matlab，這三個軟件都各有利弊：pespice的仿真功能比protel強，protel主要是焊制電路板的，matlab的畫圖功能很強悍（在做信號與系統實驗里有深刻體驗）。在這一次課程設計中，我選擇Multisim仿真軟件。

對于Multisim仿真軟件，在沒用之前，我感覺很難。首先，這個軟件是全英文的，大部分的專業詞匯都是我們不認識的，這也增加了我們學習軟件的難度，雖然它有漢化的，但很多重要的設置是無法漢化的，自己所需要用的全憑自學。因此，第一次接觸它時說它不難那是假的。但是，當我們開始用它時，發現他并沒有想象中的那么難，其實，我們只需要怎么畫圖和仿真就行了，至于別的，我們不需要怎么會用，以后有時間自己再學習就可以了。

我到圖書館找了相關的書籍。經過一番努力地尋找，我終于找到了一本書。但是，回來一看，我發現這本書所講的和我用的軟件不是一個版本的。我想啊，雖然不是一個版本，但也應該差不多的，最起碼基本功能應該一樣。果然，和我想的一致。經過一段時間的摸索，我終于學會了畫圖。我做的題目是4路智力競賽搶答器，經過一段時間的準備，我終于在軟件上畫出了相應的圖，其中最麻煩的是不知如何接七段數碼管，因為接上這個的話，在做仿真時就會出現問題，最后，我決定用四角的數碼管來做仿真，這個四腳的是譯碼器和七段數碼管集成的，因此連線方面倒省了我不少事。就這樣，我做出了仿真。

在此我要感謝老師的諄諄教導和同學們的幫助，我相信這十幾天的不懈努力會給我未來的學習帶來很多的啟發,我會在以后的工作生活中更好的理論聯系實際,證明自己的能力。

十、參考文獻

[1] 《電子技術基礎》（數字部分）康華光主編 高等教育出版社 [2] 《電子技術基礎實驗》（數字部分）祁存榮主編 武漢理工大學出版社 [3] 《數字邏輯》 歐陽星明主編 華中科技大學出版社 [4] 《數字電子技術》 張惠敏主編 化學工業出版社 [5] 《74系列芯片手冊》 李海主編 重慶大學出版社

第二篇：智力競賽搶答器申請報告

電子工程學院課外學分申請書

題目：智力競賽搶答器

班

級：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學

號：

11311110114

專

業：

自動化

實 驗 室：

開放實驗室

設計時間：2015 年4月 16日

審批意見：

指導教師：

吳華杰

錄

1．智力競賽搶答器基本功能：…………………………………………1 2．原理圖仿真軟件Protues的介紹:…………………………………1 3．原理圖 ………………………………………………………………1 4．元件清單 ……………………………………………………………2

1、智力競賽搶答器基本功能：

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 ~ S8表示。2.設置一個系統清除和搶答控制開關S9，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數碼管上顯示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

2、原理圖仿真軟件Protues的介紹: Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯.3、原理圖：

4、元件清單：

按鈕開關-----9個 1N4148二極管------------------------------15個 10K電阻-----6個 2.2K電阻----1個 100K電阻----1個 330電阻-----1個 9014三極管--1個 47uF電容----1個 CD4511芯片--1個 共陰極一位數碼管---------------------------1個 9X15cm洞洞板1塊 導線若干

參考文獻：

[1] 王港元．電子設計制作基礎．江西科學技術出版社，2011．1-6 [2] 謝龍漢．Proteus電子電路設計及仿真．電子工業出版社，2012．1-7 [3] 竺可楨．物理學[M]．北京：科學出版社，1973．1-3.

第三篇：多路智力競賽搶答器

湖南工學院

多路智力競賽搶答器設計報告書

課程名稱：多路智力競賽搶答器 系部名稱：電氣與信息工程系 專業名稱：電子信息工程技術 班級名稱：電信0702 設計人 ：裴書茂 學號 ：402070220 指導老師： 設計時間：

湖南工學院

（課程設計任務書目錄）

前言 ???????????????? 1 設計功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設計 ????????????? 3 電路設計 ??????????????? 4 1)搶答電路設計 ???????????? 4 2)定時電路設計 ???????????? 53)報警電路設計

???????????? 64)時序控制電路設計 ?????????? 7元器件介紹 ???????????????? 8 1)74LS148功能介紹 ??????????? 8 2)74LS192功能介紹 ??????????? 9 仿真電路實驗 ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實物制作 ????????????????? 11 1)原理圖 ??????????????? 11 2)PCB制圖 ??????????????? 12 3)焊接與調試 ?????????????? 13 心得體會 ????????????????? 15 鳴謝 ??????????????????? 15 參考資料 ????????????????? 15

前 言

隨著電子技術的飛躍發展，社會發展步入了信息時代，隨著信息時代對人才高素質和信息化的要求，隨著高等教育發展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神文明生活的要求也跟著提高，這對電子領域提出了跟更高的要求。

電子學是一門應用很廣泛的科學技術，發展及其迅速。要想學好這門技術，首先是基礎理論的系統學習，然后要技術訓練，進而培養我們對理論聯系實際的能力，設計電路的能力，實際操作的能力，以及培養正確處理數據、分析和綜合實驗結果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產品的理解。

智力搶答器的設計和測試作為此次課程設計的課題，我們采用一般意義上的設計方案，即采用集成芯片構成電路。

數字電路具有很多的有點：（1）便于高度集成化。由于數字電路采用二進制，因此單元電路的結構簡單，允許電路參數有較大的離散性，便于集成。

（2）工作可靠性高，抗干擾能力強。數字信號用二進制表示，數字電路的識別能力強。

（3）（4）（5）數字信息便于長期存放。

數字電路集成產品多，通用性強，成本低。

保密性好。數字信息容易進行加密處理，不易被竊取。

設計功能要求

一、功能要求

1、設計制作一個可容納5組參賽的數字式槍答器，每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用。

2、給主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零和搶答的開始。

3、搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號（1～5），同時揚聲器給出音響提示。同時禁止其他選手搶答。

4、搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設定為30秒，當主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計時，并顯示。選手在設定的時間內搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。

二、設計步驟與要求

1、擬定電路的組成框圖，要求能實現所有功能，使用的元器件少，成本低。

2、設計并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯和調試。

3、測試所設計搶答器的邏輯功能，滿足各項功能要求。

4、畫出整機邏輯電路圖。

5、寫出設計報告。

搶答器框架設計

定時搶答器的總體框圖（如圖

1.1）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，當選手按動搶答按鈕時，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。

圖1 如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清零”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置;開始“狀態，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關。

電路設計

一、搶答電路設計

設計電路如圖2所示。電路選用優先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數字數碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。

圖2 工作過程：開關S置于”清除“端時，RS觸發器的 R、S端均為0，4個觸發器輸出置0，使74LS148的優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態。當開關S置于”開始“時，搶答器處于等待工作狀態，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端)=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態，4Q3Q2Q=101,經譯碼顯示為“5”。此外，CTR

＝１，使74LS148 優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，處于禁止狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝１，使優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優先編碼器，表1為其功能表。

表1

二、定時電路設計

節目主持人根據搶答器的難易程度，設計一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。

原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號由時鐘產生電路提供。原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號

圖3 由時鐘產生電路提供。按鍵彈起后，計數器開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結合我們的實際經驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

三、報警電路設計

由555 芯片構成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號再經三極管放大 ,從而推動揚聲器發聲。

控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示。控制電路需具有以下幾個功能。

主持人閉合開關揚聲器發聲 ,多路搶答器電路和計時電路進入正常狀態;參賽者按鍵時 ,揚聲器發聲 ,搶答電路和計時電路停止工作;搶答時間到 ,無人搶答 ,揚聲器發聲 ,搶答電路和計時電路停止工作

圖4

四、時序控制電路設計

時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能。

1)主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。

2)當參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

圖5 3)當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，定時和定時電路停止工作。

根據上面的功能要求，設計的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關從”清除“位置撥到”開始"位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經G3反相，A＝1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態，從而實現功能①的要求。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，1Q＝1，經 G3反相，A＝0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態，從而實現功能②的要求。當定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態不變，從而實現（功能3）的要求。集成單穩觸發器74LS121用于控制報警電路及發聲的時間。

元器件介紹

一、74LS148功能介紹

在優先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設計優先編碼器時，已經將所有的輸入信號按優先順序排了隊。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優先編碼器只按優先級高的輸入信號編碼，優先級低的信號則不起作用。74148是一個八線-三線優先級編碼器。

如圖6所示的是八線-三線編碼器74148的管腳圖引腳圖。

圖6

二、74LS192功能介紹

74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數器。

CPU為加計數時鐘輸入端，CPD為減計數時鐘輸入端。LD為預置輸入控制端，異步預置。CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進位輸出：1001狀態后負脈沖輸出。BO為借位輸出：0000狀態后負脈沖輸出。

圖7

圖8

仿真電路實驗

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實現搶答功能，由于軟件局限，報警電路沒有在仿真當中。

實物制作

一、原理圖

二、PCB制圖

三、焊接與調試

在制板中最重要的一個環節就是線路的印制。在這次的制作中，由于打印的客觀原因，使在轉印的效果不是很好。做出的實物沒有預期的好。這也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

嚴格按照線路的設計進行焊接，首先焊接過孔，在對元器件進行焊接。焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點的表面要平滑、有光澤。焊點完全冷卻前，不可移動。電烙鐵不用時要放置于電烙鐵架上，并隨時保持烙鐵頭的清潔。焊接完畢，要在烙鐵頭鍍上薄層焊錫，避免氧化，并等冷卻后再收存。

2)調試部分需要注意的是：

在通電之前必須對照原理圖對線路進行詳細的檢查。檢查是否有虛焊或者為焊接的點。可用萬用表進行線路檢查，看是否有線路在焊接的時候不慎連接在了一起，如有進行修改。在檢查完畢之后才可以通電測試。如果在通電之后任然有問題，應立即斷電，再仔細檢查。

心得體會

通過這次設計，我的理論知識掌握得更扎實，動手能力明顯提高。同時，通過網上搜索等多方面的查詢資料，我學到許多在書本上沒有的知識，也認識到理論聯系實踐的重要。在制作當中遇到了許多以前沒遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問題。制作好以后，雖然基本符合設計要求，但我們總覺得欠缺點什么。這次設計，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問題，計時電路不能隨搶答而停止，還有就是由于軟件的局限在仿真時候沒有完成整體電路的調試，這也為最后的實物調試造成了困難。我們一定要具備一定的檢查、排除電路故障的能力。我深刻認識到了“理論聯系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。在整個設計到電路的焊接以及調試過程中，我個人感覺調試部分是最難的，由于在印制電路板的時候效果不好出現很多的斷線，這讓整個焊接和調試很麻煩。調試是一個經驗的積累過程，沒有經驗是不可能在短時間內將其完成的，可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧！

鳴謝

感謝老師的耐心指導；

感謝同學的幫助；

感謝湖南工學院電信系實驗老師的大力支持；

感謝湖南工學院對我的支助。

參考文獻

宋樹祥《高頻電子線路》北京大學出版社

謝自美《電子線路設計?實驗?測試》華中科大出版社

第四篇：八路智力競賽搶答器

電子技術課程設計

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八路智力競賽搶答器

學院：

華科學院

專業，班級：電氣工程及其自動化062203H

姓名

段超

學號：

200622050308

指導老師： 黃慶彩

2008年1月

目錄

一 設計任務與要求??????????????3

二 總體框圖?????????????????3

三 選擇器件?????????????????4

四 功能模塊?????????????????6

五 電路的裝配調試??????????????9

六 心得體會?????????????????11

八路智力競賽搶答器

一．設計任務與要求

1.任務和要求

（1）搶大器能容納8名選手，并且給出相應的編號為1、2、3、4、5、6、7、8，為每名選手設置一個按鍵。為了簡化設計，可以利用試驗儀上的邏輯電平開關。（這部分要求由我主要負責）

（2）設置一個給工作人員清零的開關，以便能開始新的一輪的搶答。為了簡化設計，可以利用試驗儀上的邏輯電平開關。

（3）用LED數碼管顯示獲得優先搶答的選手的編號，一直保持到工作人員清零或1分鐘倒記時答題時間結束為止。

（4）用LED數碼管顯示有效搶答后的1分鐘到記時答題時間。（5）用喇叭發聲知識有效搶答及答題時間的結束。（這部分要求由我主要負責）

（6）秒信號不必考慮時間精度，可利用試驗儀上所提供的連續脈沖（方波）。

二．總體框圖

根據設計任務與要求，我初步將系統分為4大功能模塊：主電路、數據采集電路、控制電路和音響電路。可將主電路分為一個十六進制（實現一分鐘倒記時答題時間）計數、譯碼、顯示電路；數據采集電路（獲得優先搶答選手的編號）分為8路搶答開關、八D數據鎖存器、優先編碼器、加1電路；控制電路分為鎖存控制、倒記時控制、音響控制；音響電路分為單穩態觸發器、音振及喇叭電路。以下是我設計的總體框圖：如圖1所示

圖一 總體框圖

三．選擇器件

整個電路的電子器件有：555定時器，74LS192，74LS148，74LS373，74LS00，74LS04以及若干電容和電阻。我詳細介紹一下我所設計的這兩個電路中所用到的重要器件（555定時器和 74LS373）： 1．555定時器

555 定時器是一種模擬和數字功能相結合的中規模集成器件。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如下圖2： 4

圖2 555定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖

它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個 RS 觸發器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發器和放電管的狀態。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發器置 0，使輸出為 0 電平。2．74LS373 5 74373八D鎖存器為三態輸出的8 D透明鎖存器, 373的輸出端O0-O7可直接與總線相連。當三態允許控制端OE為低電平時，O0-O7為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，O0-O7呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端LE為高電平時，O隨數據D而變。當LE為低電平時，O被鎖存在已建立的數據電平。當LE端施密特觸發器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。373引出端符號：

D0～D7-----數據輸入端 OE-----三態允許控制端

LE-----鎖存允許端 O0-O7-----輸出端

74LS373外部管腿圖、真值表、邏輯圖，如下圖3所示：

圖3 74LS373外部管腿圖、真值表、邏輯圖

真值表中：L——低電平； H——高電平； X——不定態； Q0——建 立穩態前Q的電平； G——輸入端，與8031ALE連高電平：暢通無阻低電平：關門鎖存。圖中OE——使能端，接地。當G=“1”時，74LS373輸出端1Q—8Q與輸入端1D—8D相同；當G為下降沿時，將輸入數據鎖存。

四．功能模塊

根據設計任務與要求，我初步將系統分為4大功能模塊：主電路、數據采集電路、控制電路和音響電路。

1.主電路由六十進制計數器和譯碼、顯示電路兩部分組成。2.控制電路由鎖存控制和倒計時控制兩部分組成。以上的這兩大模塊部電路均由我的搭檔負責

以下的數據采集電路和音響電路兩個模塊是由我主要負責，下面我就詳細說明我所設計的這兩模塊： 3．數據采集電路（1）．八路搶答開關

為8位選手提供8個搶答的按鈕，這樣可以在松開按鈕后及時復位，為下次做準備。這部分我利用的是試驗儀上的8個邏輯開關，在接電路圖的時候，只用一個開關仿真。（2）.八D數據鎖存器

采用八D數據鎖存器74LS373，搶答前應使鎖存允許LE=1，此時允許選手搶答，當有選手搶答有效時，要利用控制電路中的LE=0，使數據被鎖存，其它選手就搶答無效了。（3）.優先編碼器 采用優先編碼器74LS148，因為采用了高速控制電路，因此一旦搶答，立即鎖存。

我所設計的控制電路將充分利用74LS148的兩個輸出信號：選通輸出Ys和擴展輸出YEX。

以下是我設計的數據采集電路電路圖如圖4所示：

圖4數據采集電路

4．音響電路（1）.單穩態觸發器

設音響提示時間為2秒左右，可采用一脈寬為2秒的單穩態觸發器實現。實現單穩態觸發器的方法有很多，可以用與非門或者非門電路實現微分型單穩、利用施密特觸發器實現單穩、集成單穩等。現采用555定時器實現，注意其脈寬的計算公式為tw=1.1RC.若一個負脈沖觸發信號到來，將有效觸發單穩態電路產生一個脈寬為2秒的正脈沖。（2）.音頻振蕩器及喇叭電路

利用555定時器實現頻率約1kHz的音頻振蕩器，因555定時器有較強的功率輸出能力，可以直接推動喇叭輸出。

當單穩態觸發器進入暫穩態產生一個正脈沖時，控制555定時器開始工作，發出響聲；當單穩態觸發器自動返回穩態后，555定時器清零，不能發聲。以下是我設計的電路圖如圖5所示：

圖5 音響電路

五 電路的裝配與調試

1．由圖中所示的定時搶答器的總體方框，按時信號的流向分單元裝配，9 逐級級聯。

2．我接好電路后，開始檢驗我的結果，發現當有選手搶答后，沒有開始倒計時，經過老師的指正我們找到了原因，并立即改正，實現了要求的結果。

3．我將裁判的開關撥至0再撥回1時，發現是總能在任意時間重新搶答。（與設計要求相符）

4．我檢查到，當計數器減到00時，產生了一個負脈沖信號，同時也允許開始新一輪的搶答。（與設計要求相符）

5．最后我檢查的是我所設計的音響電路，當我撥動一個選手開關后，音響電路所對應的綠燈開始發光，并開始倒計時。當計數器減到00時，綠燈再次發光提示。（與設計要求相符）現給出我所設計的總電路圖如圖6所示：

圖6 總電路圖 我的仿真結果圖如圖7所示：

圖7 分別是倒計時、數據采集、音響電路的仿真結果

六 心得體會

在設計之前，參考了許多相關的資料。在設計中又參考了以前講過的四路搶答器的原理圖，有了基本的思路。

但著手設計時，又出現了許多未預料到的問題，例如元件的選擇：在選擇 編碼器時，是采用普通編碼器還是優先編碼器。普通編碼器中，任何時刻只允許輸入一個編碼信號，否則輸出將發生混亂。所以選擇了優先編碼器。但是74LS系列中眾多不同管腳的類型，選擇哪個作編碼器。經過查找，選擇了74LS192，因為想用數字的形式顯示搶答者的編號，所以選擇了數碼顯示管，但數碼顯示管不能直接，數碼顯示管需要由TTL或CMOS集成電路驅動，所以在TTL還是CMOS集成電路上又進行了比較和選擇。最后選擇了數顯譯碼器，用它將輸出的二進制代碼譯成相對應的高、低信號，用其作為數碼顯示管的驅動信號，數碼顯示管顯示出相對應的選手編號。在音響電路中，根據設計需要選擇了555定時器。

在一些設計原理上也遇到了許多新問題。發現當電源接通后，無論有無人按按鈕都會使音樂集成電路通電發出聲響，經同學以及老師的指證，發現導通的原因，并及時的改正。

通過這次八路搶答器的設計，我發現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。三周的課程設計，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問題比較多，在555元件和74LS192元件的連接的調試的時候出現了問題在老師的指導和講解下我門有了更深刻的認識，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，其過程很可能相當的煩瑣，有時花很長時間檢查電路故障，分析原因，那時心中就有點灰心，有時還特別想放棄，此時更需要靜下心來，更仔細的查找原因。

總之，這次實驗過程中我受益匪淺，在摸索我和我的搭檔實現了課題所要求的結果。培養了我的設計思維，增加了動手操作的能力。更讓我體會到實現電路功能喜悅。

第五篇：智力競賽搶答器邏輯電路設計

智力競賽搶答器邏輯電路設計

一、簡述

智力競賽是一種生動活潑的教育方式，通過搶答和必答兩種答題方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內，使人們迅速增加一些科學知識和生活常識。

進行智力競賽活動時，一般將參賽隊員分為幾組；答題方式為必答和搶答兩種；答題有時間限制；當時間到時有警告；答題之后有主持人判斷是否正確；顯示成績評定結果。搶答時，要判定哪組優先，并通過顯示和鳴叫電路予以指示。因此，要完成以上智力競賽搶答器邏輯功能的數字邏輯控制系統，至少應包括以下幾個部分： 記分顯示部分； 判別、控制部分； 計時電路和音響部分。

二、設計任務和思路

1.搶答器同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個按鈕S1 ~ S6表示。

2.設置一個系統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數碼管上顯示同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒左右。

5.參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。

6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示0。

三、方案論證與比較：

與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優勢：

1、具有清零裝置和搶答控制，可由主持人操縱，避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規則。

2、具有定時功能，在10秒內無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊對本題棄權。3、10秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。

四、電路圖

1．數字搶答器總體方框圖

2．參考電路

五：各單元部分電路設計如下：

(1)搶答器電路

該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置于“清除”端時，RS觸發器的 端均為０，４個觸發器輸出置０，使74LS148的 ＝０，使之處于工作狀態。當開關S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出 經RS鎖存后1Q=1,=1,74LS48處于工作狀態，４Q３Q２Q=101,經譯碼顯示為“５”。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，處于禁止狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優先性。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。

（2）報警電路

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖4所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。

（3）時序控制電路

時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：

①主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。

②當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

③當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

六、儀器：

1.集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48

3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

2.電阻

510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15k Ω 1只，68kΩ l只。

3.電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

4.三極管 3DG12 1只。

5.其它：發光二極管22只，共陽極顯示器1塊。

七、擴展功能：

1、可以設計聲控裝置，在主持人說開始時，系統自動完成清零并開始計時的功能。

2、在主持人讀題的過程中，禁止搶答，可以在主持人控制的開關上另接一個

選擇開關電路，即可實現“違規者可見”的功能，即在主持人讀題時如果有人違反比賽規定搶先按動按鈕，顯示器可以顯示是哪個參賽隊搶先，便于作出相應的處理。

八、心得體會：

經歷數星期的電子競賽眼看塵埃落定，感覺忍不住要長出一口氣。我們組的3位成員除學習外均有一定的日常工作，數日來，為了這個競賽可謂廢寢忘食，在實驗室里日出而作，日落不息。將所有的課余時間均奉獻給了這個比賽。

結果怎樣已然不再重要，在這幾日里，我們經歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕望、陷入困境時的不知所措，重新投入的振作。這樣的比賽是無法孤軍作戰的，只有通力合作才有可能成功。3位成員在數日里的朝夕相伴中培養出了無與倫比的默契和深厚的友誼。

除此之外，我們還掌握了書本以外的電子技術知識，培養了專心致志的工作學習習慣，懂得了相互之間的理解與體諒，可謂獲益匪淺。

如果非要用一句話來概括我們的體會的話，那只能是：痛并快樂著。