电子技术课程设计成绩评定表设计课题：智力竞赛抢答器学院名称：电气工程学院专业班级：电气1503学生：段帅朋学号： 201523010310 指导教师：设计地点：31-220设计时间： 2017.6.26-2017.7.2电子技术课程设计任务书目录1.绪论 (3)1.1设计目的 (3)1.2 设计要求 (3)2.方案设计 (3)2.1系统工作流程图 (3)2.2 元器件清单 (4)2.3主要元器件选择与分析 (5)2.3.1 轻触开关 (5)2.3.2 74LS192计数芯片 (5)2.3.3共阴极数码管以及其驱动芯片74LS48 (6)2.3.4 74LS175四路D触发器 (7)2.3.5 555定时器 (8)2.3.6 集成门电路 (8)2.3.7 无源蜂鸣器 (8)3.原理分析 (9)3.1 抢答必答模式选择及其指示电路 (9)3.2 抢答电路 (9)3.3 脉冲产生电路 (10)3.4单稳态定时电路 (11)3.5 定时电路 (12)3.6 音响电路 (13)3.7整机电路分析 (13)3.8加减分数电路 (14)4.设计总结 (15)1.绪论1.1设计目的1、注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要容、步骤和方法。

2、巩固加深对电子技术基础知识的理解，培养学生发现问题、独立分析问题、解决问题，提高综合运用所学知识的能力。

3、通过查找资料、选方案、设计电路、写报告等环节的训练，熟悉设计的过程、步骤。

为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。

4、了解电子线路设计的工程，学会书写设计说明书。

5、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。

6、在课余实践，有效地激发学生对电子设计的兴趣，丰富课外生活。

7、培养学生自主学习能力，扩展知识面。

8、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。

9、另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。

这样才能在分析电路有良好的思路，便于找出错的原因。

1.2 设计要求用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路，具体要求如下：1. 抢答组数为4组，输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。

2. 判别选组电路。

能迅速、准确地判处抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用，并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。

3. 计数、显示电路。

每组有三位十进制计分显示电路，能进行加/减计分。

4. 定时及音响。

必答时，启动定时灯亮，以示开始，当时间到要发出单音调“嘟”声，并熄灭指示灯。

抢答时，当抢答开始后，指示灯应闪亮。

当有某组抢答时，指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出音响。

也可以驱动组别数字显示（用数码管显示）。

2.方案设计2.1系统工作流程图系统流程图如2.1所示，控制电路是核心组成部分，它控制抢答电路、音响电路、指示灯电路以及定时电路。

主要由门电路与门、与非门、或门等实现控制逻辑。

主持人和参赛选手都是通过按钮输入控制信号到控制电路，通过控制电路的逻辑实现对各个模块的控制。

1K脉冲主要用于触发器时钟，秒脉冲主要用于计时器。

另外每个组都有一个三位十进制加减分数的电路用于统计比赛得分。

图2.1 智力竞赛抢答器系统流程图2.2 元器件清单绘制完原理图后使用Altiumdesigner 导出元器件清单如表2.1所示，主要有按键、门电路、驱动芯片、数码管、555定时器及其常用的电容电阻晶体管等。

表2.1 元器件清单抢答按钮 锁存电路 译码电路 显示电路控制电路 主持人 音响电路指示灯电路秒脉冲 定时电路 译码显示电路四组三位十进制加减分电路1KHZ 脉冲2.3主要元器件选择与分析2.3.1 轻触开关轻触开关又叫按键开关，最早出现在日本[称之为：敏感型开关]使用时以满足操作力的条件向开关操作方向施压开关功能闭合接通，当撤销压力时开关即断开，其部结构是靠金属弹片受力变化来实现通断的。

图2.2 轻触开关轻触开关由：嵌件、基座、弹片、按钮、盖板组成其中防水类轻触开关在弹片上加一层聚酰亚胺薄膜如图2.2所示。

关于五脚轻触开关的脚位问题：两个引脚为一组，向开关体正确施压时四个引脚相导通，第五个引脚为接地作用。

2.3.2 74LS192计数芯片74LS192十进制同步加减可逆异步预置数计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列如图2.3所示，逻辑符号如图2.4的所示。

图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、Q3为数据输出端。

其功能如表2.2所列。

表2.2 74LS192功能表输入输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q01 × × ×××××0 0 0 0× d c b a d c b a0 0×0 1××××加计数10 1 1 ××××减计数图2.3 74LS192引脚排列图2.4 74LS192功能图2.3.3共阴极数码管以及其驱动芯片74LS48共阴极则是把所有led的阴极连接到共同接点com，而每个led的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如图2.5所示。

图中的8个led分别与上面那个图中的a~dp各段相对应，通过控制各个led的亮灭来显示数字。

在实际使用中，处理器很少直接输出7位二进制码来控制数码管的显示，一般都采用译码器和数码管连接的方式。

因为采用了译码器后，译码工作由译码器独立完成，中央处理器的输出信号可以由7位二进制信号减少成4位8421BCD 码。

并且极提高了电路安全性和稳定性，其连接方式如图2.6所示。

74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，74LS48还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

其功能参照功能表2.3表2.3 74LS48功能表74ls48功能表—七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO 输出备注LT RBI D C B A a b c d e f g0 H H 0 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 0 11 H x 0 0 0 1 H 0 1 1 0 0 0 02 H x 0 0 1 0 H 1 1 0 1 1 0 13 H x 0 0 1 1 H 1 1 1 1 0 0 14 H x 0 1 0 0 H 0 1 1 0 0 1 15 H x 0 1 0 1 H 1 0 1 1 0 1 16 H x 0 1 1 0 H 0 0 1 1 1 1 17 H x 0 1 1 1 H 1 1 1 0 0 0 08 H x 1 0 0 0 H 1 1 1 1 1 1 19 H x 1 0 0 1 H 1 1 1 0 0 1 110 H x 1 0 1 0 H 0 0 0 1 1 0 111 H x 1 0 1 1 H 0 0 1 1 0 0 112 H x 1 1 0 0 H 0 1 0 0 0 1 113 H x 1 1 0 1 H 1 0 0 1 0 1 114 H x 1 1 1 0 H 0 0 0 1 1 1 115 H x 1 1 1 1 H 0 0 0 0 0 0 0BI x x x x x x L 0 0 0 0 0 0 0 2RBI H L 0 0 0 0 L 0 0 0 0 0 0 0 3LT L x x x x x H 1 1 1 1 1 1 1 4图2.5 数码管图2.6 74LS48与数码管连接图2.3.4 74LS175四路D触发器74ALS175为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上涨沿时，1D-4D被锁存到输出端（1Q-4Q）。

在CLK其他状态时，输出与输入无关。

其功能表如表2.4所示表2. 4 74LS175功能表2.3.5 555定时器如图2.7所示：555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1 的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。

若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为低电平，其功能表如表2. 5所示表2. 5 555定时器功能表2.3.6 集成门电路集成门电路主要用于实现逻辑控制功能，此次设计使用到的集成门电路有74LS00两输入四与非门、74LS20四输入两与非门、74LS08两输入四与门、74LS32两输入四或门。

2.3.7 无源蜂鸣器无源蜂鸣器利用电磁感应现象，为音圈接入交变电流后形成的电磁铁与永磁铁相吸或相斥而推动振膜发声，接入直流电只能持续推动振膜而无法产生声音，只能在接通或断开时产生声音，因此需要脉冲震荡信号才能发图2.7 555定时器内部结构图2.8 蜂鸣器生。

如图2.83.原理分析3.1 抢答必答模式选择及其指示电路如图3.1所示，这是一个模式选择电路，主要由开关和门电路组成，由主持人通过单刀双掷开关来选择是必答模式还是抢答模式。

当开关S6拨到1引脚即连接GND为低电平时，与非门U3C的9引脚输入低电平，则8引脚必然输出高电平，然后经过一个与门输入到U1D的13引脚，12引脚为其他模块的控制信号，当12引脚为高电平时与门打开，13引脚的高电平信号可以被送到11引脚，点亮LED灯，当单刀双掷开关拨到3引脚即接高电平时，10引脚1HZ的秒脉冲信号可以通过与非门送到8引脚，然后通过控制与门送到11引脚使LED灯闪烁，需要熄灭指示灯时，只需要让与门的12引脚的控制信号为低电平，与门关闭，11引脚始终输出低电平，达到熄灭指示灯的效果。

图3.1 抢答/必答模式选择电路3.2 抢答电路如图3.2所示，抢答电路是由抢答按钮、74LS175四路D触发器、控制门电路（74LS20两输入与非门、74LS08两输入与门）、LED发光二极管和电容电阻构成。

首先需要主持人通过图 3.2的模式选择选择抢答模式，这样2引脚的“QD-BD”高电平信号就送到了图3.2 U1A的与门1引脚输入端，然后主持人按下复位按钮S 1,低电平信号通过与门送到74LS175的1引脚，进行触发器清零，此时1Q’、2Q’、3Q’、4Q’都是高电平经过74LS20与非、74LS00取非之后输出高电平到与非门U3B的5引脚，使得1KHZ的时钟脉冲信号加在74LS175的CLK上，等待竞赛选手抢答同时U3A输出的信号也会作为控制信号送到其他门电路参与系统控制。