八路抢答器原理图
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单片机课程设计报告——八路智能抢答器系别:计算机与信息工程系专业:计算机应用技术专业班级:学号:姓名:辅导教师:摘要电子技术和微型计算机的迅速发展,促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用,单片机(单片微型计算机)的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域,它起到了越来越重要的作用。
单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。
因此一块芯片就构成了一台计算机。
它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。
在当今的社会竞争日益激烈,选拔人才,评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁,那么也就必然离不开抢答器。
而现在的抢答器有着数字化,智能化的方向发展,这就必然提高了抢答器的成本。
鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答器必将大有市场。
本抢答器通过十分巧妙的设计仅用两块数字芯片便实现了数显抢答的功能,与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰,成本低、制作方便等优点,并且还有防作弊功能。
我们采用了数字显示器直接指示,自动锁存显示结果,并自动复位的设计思想,因而本抢答器具有显示直观,不需要人干预的特点。
而且在显示时抢答器会发出叮咚声使效果更为生动。
工厂、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。
关键词:单片机矩阵式键盘显示抢答器目录摘要 (2)第一章概述 (4)1.1八路智能抢答器的概述 (4)1.2 本设计的任务及要求 (4)基本功能 (4)1.3 系统主要功能 (4)第二章系统硬件设置 (5)2.1 芯片的选择 (5)2.2 工作原理 (5)2.3 系统的硬件构成及功能 (6)2.3.1 抢答器的电路 (6)2.3.2 单元电路设计 (7)2.3.2 定时电路的设计 (8)2.3.4 报警电路设计 (9)第三章系统软件设置 (9)3.1 系统主程序设计 (9)3.2 抢答器的源程序 (10)第四章技术指标及使用说明 (17)4.1 主要技术参数 (17)4.2 抢答器使用说明 (17)第五章设计心得 (19)参考文献 (20)第一章概述1.1八路智能抢答器的概述本设计是利用单片机实现的一个八路抢答器,其具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点,经使用效果良好, 具有较高的推广价值的无线遥控抢答器,它由8个发射器和1个接收器组成,可用于8组或8组以下的智力竞赛中。
摘要介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能,电路采用74系列常用集成电路进行设计。
该抢答器除具有基本的抢答功能外,还具有定时、记分和报警功能。
主持人通过复位控制开关,可以对数码管清零和复位,进行下一轮的抢答环节,通过其他数码管可以跟踪记录各个参加队的比分情况。
该抢答器主要运用到了编码器,译码器和锁存器,运用4511的译码和锁存功能来实现抢答器的选号,采用74LS190和74LS00芯片实现参赛队的比分增减,随时记录参赛队的比赛成绩。
通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识,此外还提高了焊接技术和综合运用能力。
关键词:抢答器;编码;译码;记分;报警AbstractIntroduces the digital display eight-way responder circuit composition, function and design of integrated circuit to carry on the design commonly used circuit with 74 series. The buzzer in addition to the basic vies to answer first function, also has the timing, scoring and alarm function. Host through the reduction and control switch, digital tube can be reset and reset, in the next round of vies to answer first link, through digital tube can track each other team's score.The buzzer is mainly applied to the encoder, decoder and latch, using 4511 decoder and latch function to realize the buzzer pick, using 74 ls190 and 74 ls00 chip implementation team score, record the results of the competition team at any time.Learned through courses designed to improve and consolidate the professional knowledge, but also improves the welding technology and comprehensive utilization ability.Key words: buzzer; Coding; Decoding; Score; Call the police目录引言 (1)1课程设计任务及要求 (2)1.1设计任务 (2)1.2设计要求 (2)2 系统设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2系统设计 (3)2.2.1结构框图及说明 (3)2.3 系统原理图及工作原理 (4)2.3.1 八路抢答器抢答模块系统原理设计 (4)2.3.2 八路抢答器记分模块系统原理设计 (6)3 电路仿真与测试 (10)3.1 八路抢答器抢答模块仿真测试图 (10)3.1.1八路抢答器抢答模块开始时仿真测试图 (10)3.1.2 八路抢答器抢答模块工作时仿真测试图 (10)3.2八路抢答器记分模块仿真测试图 (11)3.2.1八路抢答器记分模块开始时仿真测试图 (11)3.2.2八路抢答器记分模块工作时仿真测试图 (11)3.3八路抢答器整体电路图 (12)4 安装调试 (12)4.1 安装调试过程 (12)4.2 故障分析 (13)5 实验材料清单 (14)6 心得体会 (14)参考文献 (15)八路抢答器课程设计引言随着社会不断的发展,电子技术也得到了飞速发展,各种电子产品的质量也得到了质的突飞猛进。
2.4抢答器的工作流程抢答器的基本工作原理:在上电之后,系统开始运行,在抢答过程中,会有多个信号同时或不同时送入主电路中,抢答器内部电路和CD4511集成芯片会开始工作,并识别、记录第一个号码。
在整个抢答器工作过程中,编码电路、优先锁存译码电路、显示电路、报警电路都会运行。
抢答器的工作流程分为正常抢答流程、主持人复位等几部,如图2-2所示。
图A2抢答器的工件流程2.5抢答器的工作过程1、开始上电之后,主持人按复位键,抢答开始。
如有选手按下抢答键,报警电路会发出讯响声,并且数码显示电路上会显示成功抢答的选手的编号。
2、当有选手抢答成功之后,系统就进行了优先锁存,其他抢答选手抢答无效。
3、如果主持人未按下复位键,而有人按了抢答按键,此次抢答无效,只有当主持人按下了复位键,选手才能进行顺利抢答。
第3章抢答器的单元电路设计八路智能抢答器主要由数字编码电路、译码优先锁存驱动电路、数码显示电路和报警电路组成。
现简单介绍八路智能抢答器设计中的各单元电路的设计的情况。
3.1抢答器设计中的数字编码电路参考电路如图3-1所示,S1—S8组成1—8路抢答器,D1 —D12组成数字编码器。
该电路完成的功能是:通过编码二极管编成BCD码,将高电平加到CD4511 所对应的输入端。
从CD4511的引脚可以看出,引脚6, 2, 1, 7分别为BCD码的D、C、B、A位(D这高位,A为低位,即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1 位)。
® 4-1数字编码系勿I 电路 1 一」K4工作过程:当电路上电,主持人按下复位键,选手就可以开始抢答。
当选手1按下S1抢答键,高电平通过编码二极管 D1加到CD4511集成芯片的7脚(A 位),7脚为高电平,1、2、6脚保持低电平,此时CD4511输入BCD 码为“ 0001” ; 当选手2按下S2抢答键,高电平通过编码二极管D2加到CD4511集成芯片的1 脚(B 位),1脚为高电平,2、6、7脚保持低电平,此时 CD4511输入BCD 码 为“0010”;当选手3按下S3抢答键,高电平通过编码二极管D3、D4加到CD4511 集成芯片的1、7脚(B 、A 位),1、7脚为高电平,2、6脚保持低电平,此时 CD4511输入BCD 码为“ 0011”;当选手4按下S4抢答键,高电平通过编码二 极管D5加到CD4511集成芯片的2脚(C 位),2脚为高电平,1、6、7脚保持 低电平,此时CD4511输入BCD 码为“ 0100”;当选手5按下S5抢答键,高电 平通过编码二极管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7脚(C 、A 位),2、7 脚为高电平,1、6脚保持低电平,此时CD4511输入BCD 码为“ 0101”;当选 手6按下S6抢答键,高电平通过编码二极管 D8、D9加到CD4511集成芯片的1、 2脚(B 、C 位),1、2脚为高电平,6、7脚保持低电平,此时CD4511输入BCD 码为“0110”;当选手7按下S7抢答键,高电平通过编码二极管 D10、D11、D12 加到CD4511集成芯片的1、2、7脚(B 、C 、A 位),1、2、7脚为高电平,6 脚保持低电平,此时CD4511输入BCD 码为“ 0111”;当选手8按下S8抢答键, 高电平加到CD4511集成芯片的6脚(D 位),6脚为高电平,1、2、7脚保持低 电平,此时CD4511输入BCD 码为“ 1000”。
综述抢答器在单位团体的专业知识竞赛中使用, 各类直播录播的演播室栏目、电视大奖赛, 也有着广泛的应用,是调动现场观众参与热情,提高栏目档次与可看性、增强栏目互动性、方便栏目环节创意的有力工具。
如果在抢答中,只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。
抢答器是一种能使任何比赛及竞争性的游戏体现公平、公正的电子装备。
在比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。
利用TTL电路来设计抢答器,使以上问题得以解决,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出哪组优先答题。
能够实现抢答器功能的方式有多种,可以采用模拟电路、数字电路或模拟与数字电路相结合的方式。
8位竞赛抢答器电路结构简单,外围扩展的电路不是很多,锻炼我们所学的知识应用到现实生活当中。
为我们提供实践的机会。
通过理论设计,查阅资料,选择元器件,实际动手安装、调试等过程,了解和掌握电子线路设计的一般方法。
巩固和运用在电路与电子技术等课程中所学理论知识和技能,提高设计能力和动手能力,为以后从事相关工作打下基础。
1任务及系统功能简介1.1基本功能:(1)抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
(3)抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在DPY_7-SEG七段数码管上显示选手号码。
选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
2.2扩展功能:(1)抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。
当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时。
(2)参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
(3)如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
一、任务与要求:
⑴抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
⑵设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
⑶抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。
选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
⑷抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。
当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续的时间0.5秒左右。
⑸参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
⑹如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
数字式竞赛抢答器摘要74系列常用集成电路设计的八路数显抢答器的电路主要由五部分组成:数字抢答电路、译码显示电路、可预置时间的定时电路、报警电路以及秒脉冲产生电路。
其中数字抢答电路包括了编码电路和锁存电路,实现了对信号编码和锁存的功能,防止二次抢答的问题;译码显示电路能将抢答到的选手编号直观地显示出来;在定时电路中,主持人可通过时间预设开关预设供抢答的时间,且系统将完成自动倒计时;报警电路则起到声报警功能,当在规定的时间内无人抢答时,系统中的蜂鸣器将发出警报声,提示主持人本轮抢答无效,实现报警功能;秒脉冲产生电路用于为定时电路提供一个频率为1Hz的标准时钟信号。
该抢答器不仅具有智能化的特点,同时采用数字式显示显得很直观,使得运用范围较广且很方便。
关键词:抢答器编码锁存1原理电路的设计1.1基于74系列集成电路的抢答器设计1.1.1设计原理总体方框图如图2所示:图2 抢答器原理框图电路分为主体电路和拓展电路。
主体电路完成基本强大功能,即开始抢答当选手按抢答按钮时,能显示选手的编号,同时能封锁输入电路。
拓展电路完成定时抢答功能。
1.1.2优缺点该电路设计较为复杂,但原理简单,思路明确,而且价格便宜。
其中所用的元件正好是我们在本学期学过的,可以让我们进一步熟悉其功能。
经过综合分析,我决定使用第三种方案作为我的设计方案。
1.2单元电路设计1.2.1抢答电路设计如图3所示为抢答电路图。
电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。
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”。
数字电路课程设计报告8路数字抢答器1.概述抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
另外设置系统清除开关一个,该开关由主持人控制。
抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在七段数码管上显示选手号码。
选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
当主持人按下清除键后,参赛选手可以进行抢答,同时倒计时电路开始倒计时,抢答有效时,红灯亮,倒计时停止,显示器上显示选手的编号,并保持到主持人将系统清零为止。
2、8路数字抢答器各主要芯片介绍2.1、74LS14874LS148是一个8线—3线优先编码器。
74LS148外部管脚图、真值表如图所示:图一 74ls148 真值表由表不难看出,在0=S 电路正常工作状态下,允许70~I I 当中同时有几个输入端同时为低电平,即有编码输入信号。
7I 的优先权最高,0I 的优先权最低。
当07=I 时,无论其它输入端有无输入信号(表中以x 表示),输出端只给出7I 的编码,即000012=Y Y Y ,当74LS148的功能表输 入输 出S0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I2Y 1Y 0Y S Y EX Y1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 x x x x x x x 0 x x x x x x 0 1 x x x x x 0 1 1 x x x x 0 1 1 1 x x x 0 1 1 1 1 x x 0 1 1 1 1 1 x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0U CC Y EX Y S I 3 I 2 I 1 I 0 Y 0I 4I 5I 6I7S Y 2Y 1GND 图2 74LS148管脚图16 9 74LS148 1 80167==I I 、时,无论其它输入端有无输入信号,只对6I 编码,即输出为001012=Y Y Y 。
天津职业大学八路抢答器电路设计报告学院:电子信息工程学院专业:应用电子技术班级:电子1班姓名:吴凡樊德帅:2014年6月30日一、课程设计的内容设计一个8位数字抢答器。
二、课程设计的要求与数据设计要求包括:1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。
3. 抢答器具有锁存与显示功能。
即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
4. 抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如,30秒)。
当主持人启动"开始"键后,定时器进行减计时。
5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。
6. 如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统通过一个指示灯报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。
三、课程设计应完成的工作1. 利用各种电子器件设计8位数字抢答器;2. 利用DE2板对所设计的电路进行验证;3. 总结电路设计结果,撰写课程设计报告。
四、应收集的资料及主要参考文献[1] 陈永浦. 数字电路基础及快速识图[M]. 人民邮电出版社, 2006. 275-277.[2] 侯建军. 数字电路实验一体化教程[M]. 北京清华大学出版社, 2005. 77[3] 范文兵. 数字电子技术基础[M]. 北京清华大学出版社, 2008.1 设计任务目的及要求1.1 设计目的通过课程设计,对数字逻辑的基本内容有进一步的了解,特别是时序逻辑电路的设计。
能把上学期学到的数字逻辑理论知识进行实践,操作。
在提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解,在电路设计方面有感性的认识。
而且在进行电路设计的时候遇到问题,通过独立的思考有利于提高解决问题的能力。
在经过课程设计后,更明白数字逻辑电路设计的一般方法,以及在遇到困难怎么排除问题。