数字电子技术课设多路智力竞赛抢答器.docx
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数字电子技术课设多路智力竞赛抢答器
《数字电子技术》课程设计报告
设计题目：
多路智力竞赛抢答器
姓名：
学号：
班级：
同组：
指导老师：
成绩：
设计时间：
2017.6.9~2017.6.18
摘要：
数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后按照课程教学的要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。
主要目的是培养学生综合运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设计的能力，了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布线、焊接、调试等基本技能，熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、提高读图能力，掌握组装、调试方法。
关键词：
抢答器、抢答电路、定时电路、报警电路、555定时器
一、设计任务与要求
1．设计题目
多路智力竞赛抢答器
2．功能要求
（1）4名选手编号为：
1，2，3，4。
各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。
（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号
立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，
禁止其他选手抢答，同时计数器显示此时的时间。
抢答选手的编号一直保持到主持人将系
统清零为止。
（4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。
参赛选手在设定时间（9秒）抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（5）如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。
系统扬声器报警，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
（6）用555定时器产生频率为１Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。
设计步骤及要求：
3．设计步骤及要求
（1）给出定时抢答器的组成框图；
（2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试；
（3）测定定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求；
（4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图；
（5）按照要求写出设计报告。
二、方案设计与论证
2.1方案一、
系统电路由四部分电路组成：
抢答电路、定时电路、报警电路、时序控制电路。
系统设计框图如下：
多功能智力抢答器电路图如下：
2.2方案二、
同样采用数字电子电路设计，利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、
定时器电路、报警电路和时序控制电路系统模块，再将各个模块组装起来实现要
求的功能。
但是设计的电路不一样。
方案二电路图如下。
由于方案一下发之前，我们已经着手开始了方案二的制作，因此本次实验采用方案二。
三、系统电路分析与设计
系统电路由四部分电路组成：
1.抢答电路设计
抢答器电路的功能有两个：
一个是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按键操作无效。
本设计选用优先编码器74HC148和RS锁存器74HC279。
其工作原理结合电路图自己分析。
图1系统设计框图
2.定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用2片74HC192进行设计（实际提供一片74HC192），最大预置时间为99秒，计数器的时钟脉冲由NE555构成的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。
3.报警电路设计
由555定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。
当有选手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号ST’为高电平时，多谐振荡器工作，可驱动蜂鸣器发声；其它时候控制信号ST’为低电平，多谐振荡器电路停振，输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。
4.时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键，它主要完成以下三项功能：
（1）主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
（2）当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声报警，抢答电路和定时电路停止工作。
（3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声报警，同时抢答电路和定时电路停止工作。
5.原理图
6.元器件清单
电子元器件清单
品名
规格型号
技术要求
单件数量
单价（元）
总价
通用板（或双面印制板）
10X15（cm2）
1
共阴极数码管
BS201A/0.5英吋
2
集成显示译码器
CD4511B
2
8位优先编码器
74HC148
1
10位同步加/减计数器
74HC192
1
四SR锁存器
74HC279
1
555定时器
NE555
2
集成逻辑与非门
74HC00
2
电阻器
RJ-68KΩ-1/4W
2
电阻器
RJ-15k-1/4W
2
电阻器
RJ-1k-1/4W
27
电阻器
RJ-10K-1/4W
6
电容器
CC1-0.1µF（瓷片）
2
电容器
CC1-10µF（电解）
1
电容器
CC1-100µF（电解）
1
发光二级管
红色、绿色各1
2
蜂鸣器
无源
1
三极管
NPN8050
1
按钮开关（自动复位）
轻触小型
4
拨动开关
2档
1
集成电路插座
16针
5
集成电路插座
14针
2
集成电路插座
8针
2
数码管插座
40针
1
四、实物制作及调试
1、检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。
2、焊接顺序：
电阻、二极管、IC插座、三极管、电容器，逐一焊接。
先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。
要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。
要特别注意元器件的安装方向！
元件的安装高度是否适中。
3、焊接要点：
将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行），立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。
切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。
4、按照接线要求位置，将连接线焊接到对应的插孔。
注意导线颜色！
5、剪脚：
元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。
6、检查元件及IC插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误，将集成电路插入（注意芯片方向）插座。
7、通电测试：
将连接线分别与对应电源接线柱一一连接。
连接线时一定要关掉电源！
8、首先清零，然后观察LED数码管变化状态。
五、设计总结及心得
一开始拿到元器件的散件之后，看见复杂的电路布局，第一时间就给人以特别复杂的感觉，开始焊接时需要静下心来，仔细分析一下电路图，要先对总体框架进行分解、分析。
从一个个小模块开始，从而完成完整的电路。
当课设制作完成后的保存工作也很重要，比如前一天进行实验，是可以完成上述要求的功能的，但第二天再次实验时就会出现许多意想不到的差错，比如按下抢答器后，计时依然没有停止，然后要排查故障的原因，往往是导线松动导致的接触不良，但是要检查很久才能找到那根出现问题的线。
在此次制作过程中既增强了我们的动手能力、合作能力，也增强了我们发现问题以及解决问题的能力，是一次很有意义的实践。
六、参考文献：
[1].自美主编，《电子线路设计实验测试》（第二版），华中科技大学,2003.
[2].阎石主编《数字电子技术基础》，高等教育.
[3].志忠主编《电子技术课程设计》
[4].许小军主编《数字电子技术实验与课程设计指导》
[5].王立欣，春玲编《电子技术实验与课程设计》
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