电子技术课程设计报告设计课题：智能数字抢答器的设计专业班级：电气工程及其自动化094班学生姓名： ***指导教师：***、***、***、*** 设计时间： 2011年6月28日自动化与电气工程学院智能数字抢答器的设计一、设计任务与要求设计任务：1、设计一个5V稳压电源，用于给抢答器电路供电；2、设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路。

要求：基本要求：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。

扩展要求：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）。

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。

二、方案设计与论证八路竞赛抢答器是竞赛问答中一种常见的必备装置，根据系统功能及技术要求，要完成以上逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分：抢答判别和显示部分、定时部分、时序控制部分、报警部分。

各部分功能如下：1）判别和显示部分：立即分辨出抢答者的编号，并进行锁存，然后由译码显示电路显示编号。

2）定时部分：由主持人设定并进行减计时，当选手回答完问题后由主持人操作控制开关，使系统回复到抢答状态以便进行下一轮抢答。

3）报警部分：使扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意。

4）时序控制部分：要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次抢答；要控制报警电路，控制扬声器何时发出声响以及响多长时间；控制电路要使定时器停止工作，时间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。

抢答器总体框图如下所示抢答器的工作过程是：接通电源后，节目主持人置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答节目后，发出“抢答开始”指令，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器计时。

当计时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并锁存输入电路，禁止选手超时后抢答。

但选手在定时时间内按动抢答器时，抢答器要完成以下四项工作。

1) 首先把选手的编号锁存，然后优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，然后由译码显示电路显示编号。

2) 扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意。

3) 控制电路要对输入电路进行封锁，避免其他选手进行抢答。

4) 控制电路要使定时器停止个工作，时间显示器显示剩余的抢答时间，并保持到主持人系统清零为止。

当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。

三、单元电路设计与仿真分析八路竞赛抢答器由抢答判别和显示电路、定时电路、报警电路、时序控制电路组成。

从而实现各个要求功能。

具体设计如下：一、 抢答判别和显示电路设计 抢答判别和显示电路电路如图2所示抢答器电路如图2所示。

该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。

工作过程：开关S 置于“清除”端时，RS 触发器的R 端均为０，4个触发器输出置０，使74LS148的ST ＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出,010012=Y Y Y ,0=EX Y 经RS 锁存后，1Q=1，BI =1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。

此外，1Q ＝１，使74LS148ST ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。

当按键松开即按下时，74LS148的,1=EX Y 此时由于仍为1Q ＝１，使ST ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按图二 抢答器电路键时输入信号，保证了抢答者的优先性。

如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

Proteus 抢答器电路仿真定时电路如图3所示：图 3 可预置时间的定时电路由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

Proteus 定时电路仿真由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。

其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo ＝1.43/[（R I ＋2R 2）C]，其输出信号经三极管推动扬声器。

PR 为控制信号，当PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

Proteus 报警电路仿真图 4 报警电路图 5 时序控制电路时序控制电路如图5所示。

时序控制电路是抢答器设计的关键，它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，扬声器发声，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，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，同时抢答电路和定时电路停止工作。

Proteus 时序控制电路仿真四、总原理图及元器件清单1．总原理图Proteus 总电路仿真图Proteus 仿真电路2 1．元件清单五、安装与调试安装●熟悉课程设计任务，领取材料，熟悉电路元件6月28日上午，老师给我们具体讲了为期两周的课程设计任务，并让我们自主进行组队。

下午我们组好队，并由代表去实验室领取了材料。

然后对课程设计做了初步的了解，对领取的材料进行了熟悉，并进行了合理分工。

●八路抢答器装配零件，检查和熟悉各种零件第二天最重要的就是常用电子元件的识别和检测。

包括一些常用的电阻阻值的测定，（电阻上的色带是就是电阻的色环标记法，通过色环来表示电阻的大小，有效数字、倍率和允许误差。

）电容的识别和检测（电容的标注分为直接标注和色标法，检测电容的方法是利用电容的充放电特性，一般用万用表电阻档测试电容的充放电现象），以及数码管的显示检测等。

当然很重要的是各种芯片功能的了解。

●焊接各种零件这一天，我们就真正进入到课程设计的操作中去了，以前虽然接触过电烙铁，也有电工实习实际操作过的经验，但电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上。

因此对电烙铁这一关我们还是不能掉以轻心。

影响焊接质量主要取决于焊接工具、助焊剂、焊料和焊接技术。

对焊接工具、助焊剂、焊料这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。

可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。

当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

实物图 1调试前工作●检查电路,将安装好的抢答器和电路原理图对照检查下列内容：a．检查各个芯片型号，安装位置和管脚是否正确；b．检查芯片中周的安装顺序，引出线是否正确；c．检查一些引线正、负接法是否正确；d.作一些基本的调试，如有无虚焊、错焊、漏焊、多焊等；●把应该固定的地方牢固的封住；实物图 2调试①通电观察：把经过准确测量的电源接入电路观察有无异常现象。

如有立即断电，排除故障再通电。

然后测量各总路的电源电压和个引脚的电源电压，以保证元器件正常工作。

②静态调试：静态调试一般指在没外加信号的情况下进行的直流测试和调整过程，在数字电路的各输入和输出端的高低电平值几逻辑关系等，及时发现已损坏的器件，判断电路工作情况，并及时调整电路参数。

③动态调试；在电路的输入端接入适当频率和幅值的信号，并循着信号的流回逐级检测有关点的波形、参数和性能指标。

实物图3六、性能测试与分析(软件设计与调试)首先该电路有几点不足之处：1.当及时结束之后，选手按下抢答器依旧有效，这与原先设想的有所出入，但由数码管显示的倒计时可以判断。

2.74LS192芯片存在轻微发热现象。

3.当选手按响抢答器时没有声音。

4.由于硬件条件报警电路没能得以完成。

经多次调试，系统整体较稳定。

由于经过较长时间的设计与排版，使得电路整体布局合理美观，而且由于缺少74LS121芯片无法实现的报警电路我们通过proteus软件来实现了。

七、结论与心得理论知识上的收获通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

通过此次课程设计，让我从实践的角度好好的重新学习了一下电子技术基础，更直观的了解了包括的几种芯片的功能和作用。

课程设计作为一门专业课，给了我很多专业知识以及专业技能上的提升，使我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了八位智能抢答器的构造及原理。

心理上的收获过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后小组同学的探讨、合作、努力下，终于游逆而解。

一个个错误的发现，然后一个个的错误被解决，都带给我们失望+欣喜。

而常常每一个欣喜都能将前一个失望所掩盖，其实原来我们也开始学会享受这样一个过程，在这个过程中我们不断成长，不断进步，不断开始明白原来凡是付出总是值得的。

实践的收获我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

亲力亲为的去干一件事，让我们对实践操作不再陌生，开始慢慢爱上这个具有挑战、具有成就感的“活动”。

让我们开始体会到亲自动手的乐趣，动手能力在愉悦的心境下不知不觉提高了。

在这种小组式合作的环境中，我们开始明白人与人相处原来只是言语的沟通是远远不够的，常常一起了努力完成一件事能增进彼此的感情，于是课程设计让我们学会另一种很独特的与人相处沟通的方法。

是人格的磨练也是交际的能力提高。

关于团队合作的体会这10天中，我们小组4人分工合作、齐心协力，一起完成了课程设计前的准备工作（阅读课程设计相关文档）、小组讨论分工、电路设计，完成系统开发的各个文档、课程设计总结报告、个人小结的任务……这个过程，这个10天的课程设计我开始明白为什么马云常常骄傲地说，他会成功很重要的一点是因为他有一个全世界最好的团队。

10天的合作，我想说我也拥有像马云那样一个值得我骄傲的团队。

正是因为他们我才能够在10天的课程设计中坚持下来，我才能够在每次失败后不放弃继续前进，我才能够现在在这里说这个课程设计我努力了、付出了，也成功了。