抢答器电路设计

课程设计说明书

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学 号： 抢答器电路设计

起 迄 日 期: 课程设计地点: 指 导 教 师: 系

主

任

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目录

1、课程设计目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2 2、课程设计内容和要求

2.1、设计内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2 2.2、设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2

3、设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.2

3.1.1、设计电路功能的析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..2 3.1.2、方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.2 抢答电路设计计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.3 提示电路设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„..5 3.4 整体电路设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.5 主要芯片绍 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

3.6 protel 原理图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.7 PCB图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

.3.8 protues 仿真电路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.9

4、课程设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

5、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

1 课程设计的目的

1，了解抢答器电路设计的基本实现原理；

2，掌握时序逻辑电路的逻辑功能和使用方法；

3，掌握利用protel绘制电路原理图与制作PCB图的方法。 4、Protues仿真。

2 课程设计的设计和要求

2.1 设计内容

1，查阅所用器件技术资料，详细说明设计的抢答器电路工作流程； 2，抢答器电路采用与非门、三极管等电子器件构成，参加组数四组以上。 3，电路可以实现由选手按键先后判断谁获得答题权；抢答成功时点亮相应的指示灯，并伴有音乐触发。

4，主持人没有按抢答开始按键时，若有人抢答，抢答无效；

2.2 设计要求

1，抢答器电路原理图及PCB图； 2，设计方案详细流程图； 3，设计报告；

3 方案的设计

3.1.1设计电路功能的分析

该六路抢答器主要有抢答器和提示抢答成功电路构成。通过任务书可知该电路的功能为：1，主持人说开始抢答时，选手开始抢答；2，抢答时，分辨出选手按键的先后并锁存优先抢答器的编号，使非优先者抢答无效；3，抢答成功的人对应的发光二级管亮并播放有人

抢答成功的音乐。

通过分析，知工作原理是：通电后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，各选手对应的二极管不发光；主持人宣布抢答“开始”同时将控制开关置“开始”状态，抢答器处于工作状态。抢答器需完成：①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码电路使对应的二极管发光；②扬声器发出声响，提醒主持人有人抢答成功；③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

3.1.2 方案论证

本课题的设计方案的电路主要由主题电路和扩展电路构成。通过控制电路和主持人开关启动抢答电路两部分组成主体电路；优先编码电路、锁存器、译码电路将选手的输入信号通过二级管输出，以及播放音乐，构成扩展电路。

图1. 六路抢答器的工作框图

工作原理：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，发光二级管灭，音乐不播放，此时，若有选手抢答，视为无效，不作反应；当主持人将开关置于“开始”状态时，抢答器开始工作，选手开始抢答，通过优先判断，编号锁存，及译码电路，是对应的二极管发光，并使表示抢答成功的音乐开始播放；当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

通过对该方案进行分析可知：通过控制电路，使电路图简单明了，避免重复，控制起来更加方便。选手的动作的先后有很强的分辨力，即使先后只相差几毫秒，抢答器也能分辨出来，抢答器直线实现动作选手的编号，并保持到主持人清零为止。因此该方案具有较强的实用性。

3.2抢答电路设计

该部分主要完成两个功能：一是分辨选手按键的先后，并锁存优先抢答者的号；二是禁止其他选手按键操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器分别实现上述功能。具体电路图如图2所示：

图2 抢答电路设计

3.3 提示电路设计

该部分主要完成的是：将抢答电路中存储的编号型号通过发光二级管提示出哪位选手抢答成功，并同时播放音乐。具体电路图如图3所示：

图3 提示电路设计

3.4 整体电路设计

经过以上分析，将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了六位抢答器的总体电路图。Protel原理图如图4所示：

图4 整体电路设计

3.5 主要芯片介绍

3.5.1优先编码器74LS148

74LS148优先编码器管脚图如图7所示：

图7 74LS148管脚图

74LS148原理如下:

该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。

当EI=0时，编码器工作；而当EI=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工作状态标志GS为0。表明编码器处于工作状态，否则为1。

表1 74LS148优先编码器功能表

由功能表可知，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）。EO只有在EI为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成更多输入端的优先编码器。

从功能表不难看出，输入优先级别的次为7，6，„„，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。例如5为0。且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010。

3.5.2 锁存器74LS279

74LS279原理：

在74ls279中，由于4回路中2回路置位端子为两个，所以使用其一时，整理两个置位输入作为1个使用，或将另一个输入固定为“H”使用。另外，作为稍微变化74LS279 的使用方法，也可将3组作为RS锁存器使用，剩余的RS锁存器作为2输入NAND门电路使用，复位输入例如①管脚固定为”L”时其输入为”H”，所以可构成将②和③作为输入，输出为④的2输入NAND。

3.6 Proutes 仿真电路图

3.7 Protel PCB图

4 课程设计总结

通过这次课程设计，不但巩固了已学的理论知识，还加强了我的动手、思考和解决问题的能力。同时，通过网上搜索和图书馆查找资料等多方面的查询，我学会了许多课本上学不到的东西，也更加深刻地体会了理论联系实际的重要性，要多实践，方能真正的理解知识。

首先通过查资料明白了设计的大体思路，每一步该实现怎么样的功能，怎么实现该功能。接下来是找资料了解各芯片的功能，并通过芯片实现其功能。最后设计电路图和仿真。同时也学会了protus等软件的使用，让我更加了解了芯片的功能以及设计电路的方法和步骤。

也让我了解了从前的学习过程很浮浅，通常只注重理论理解，不能将理论运用与现实，而现在要做课程设计，就不得不要求对所用到的知识有更深层次的理解。因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言，更接近于现实生活，是需要动手的，而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程，它犹如一只拦路虎，横更在我的面前。所以我更加努力、充分利用自己身边的各种资源解决问题。

本次课程设计主要是设计和仿真主体电路，虽然在设计中会遇到这样那样的问题，有时认为是正确的，而在仿真中却出现了这样那样的问题。但最后通过问同学或查资料都解决了。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各

种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，如独立思考解决问题，出现差错是的应变能力，都受益非浅，同时也知道了我以后的努力方向：理解理论，更要多思考，将理论运用于实践，这样才能使自己去完成高质量的项目。

在此，我对给予我精心辅导的老师和周围帮助我的同学表示衷心的感谢！ 5 参考文献

1. 童诗白．模拟电子技术基础．北京：高等教育出版社，2002

2. 张建华．数字电子技术．北京：机械工业出版社，2004

3. 陈汝全．电子技术常用器件应用手册．北京：机械工业出版社，2005

4. 毕满清．电子技术实验与课程设计．北京：机械工业出版社，2005

5. 潘永雄．电子线路CAD实用教程．西安：西安电子科技大学出版社，2002

6. 张亚华．电子电路计算机辅助分析和辅助设计．北京：航空工业出版社，2004