四路抢答器

课题：四人抢答器

院系：汽车与电气工程系

专业：电气自动化

班级：09电气（2）班

姓名：洪亮

学号：0902030211

指导老师：谢聪

扬州职业大学

时间：2011年12月

目录

1．设计目的„„„„„„„„„„„„„„2

2．设要计任务与要求 „„„„„„„„„2

3．四人抢答器电路原理„„„„„„„„„3

4．程序设计 „„„„„„„„„„„„„7

5. 成品调试„„„„„„„„„„„„„„8

6. 设计过程中的问题 „„„„„„„„„9

7. 总结 „„„„„„„„„„„„„„„10

一、设计目的

1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求

1、设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

2、设计要求

(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（抢答显示数码管灭灯）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。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，音响持续1秒。参赛选手在

设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，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（音响持续1秒），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)可用石英晶体振荡器或者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。

三、四人抢答器电路原理

1、设计方案

抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。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，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二

次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

2、系统框图

当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图1.

抢答按钮 触发器 锁存电路 译码电路 主持人控制开关 控制电路 报警电路 显示电路 秒脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路

图1系统框图

3、方案比较 方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。 方案2：采用D触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。 经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改进。 4元器件列表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 器件名称 74LS175 74LS192 555定时器 74LS21 74LS11 74LS48 74LS121 开关按纽S 扬声器 BCD七段显示器 电容 电阻 二极管 表1 数量 1 1 1 1 1 2 1 5 1 2 3 9 6 共阴极 备注 D触发器 同步减法计数器 连接成多谐振荡与秒时钟脉冲 四脚与门 三脚门 译码器 单稳态振荡器 5、四路抢答器总电路图

四 、程序设计

org 0000h mov p0,#0C0h setb p3.4 setb p3.5 setb p3.6 setb p3.7 setb p2.6 loop: jn b p3.0,lp1 jnb p3.1,lp2 jnb p3.2,lp3 jnb p3.3,lp4 ljmp loop lp1: ljmp loop1 lp2: ljmp loop2 lp3: ljmp loop3 lp4: ljmp loop4

loop1:clr p3.5 mov p0,#0f9h clr p2.6 ljmp loop10

loop2:clr p3.6 mov p0,#0a4h clr p2.6 ljmp loop10 loop3:clr p3.7 mov p0,#0b0h clr p2.6 ljmp loop10 loop4:clr p3.4 mov p0,#99h clr p2.6 loop10:sjmp $ end

五、成品调试

把电路焊好后，首先是对照电路图逐一检查电路有没有漏焊，经检查发现有几个管脚没接，于是细心地接上。然后用万用表逐一检查有没有虚焊或线路断路或线路短路，但没发现有虚焊等问题。下一步就接通电源调试，但电路完全没反应，然后用电源逐个模块进行检查，发现有些管脚还没接上，于是在对照电路图细心地检查，改进后再进行接电调试，先测试脉冲的输出，正常，如图9和图10。但下一步发现倒计时是从“6”开始，然后

查找74ls192的相关资料才知道其输出端不只是数字“9”才有“1001”出现，在“6”的时候也是这样（我把“1001”两边的“1”用或门或在一起作为反馈信号），所以修改电路图把74ls192的反馈信号改接到其借位信号输出端，再进行调试，这次欣喜地发现功能已经实现了，最后完善一下电路，宣告成品大功告成。

图9 555输出脉冲

六设计过程中的问题和解决办法

（1）在设计方案时，遇到了信号不能锁存的问题。经过查找资料，了解如何通过D触发器的输出信号来反馈回D触发器的脉冲端来进行锁存。

（2）在仿真时遇到了555不能仿真和没仿真元件74ls121的问题。通过翻阅书本了解555如何准确使用和上网搜索74ls121的代替元件来解决。

（3）当焊完电路调试时，数码管没显示。于是对照电路图来逐一检查，发现有些管脚没接上。例如数码管的接地端没接地、74ls192的CLR脚没接地等等。

七、总结

单片机作为我们的主要专业课之一，虽然在开学初我对这门课并没有什么兴趣，觉得那些程序枯燥乏味，但在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对单片机的兴趣也在逐渐增加。

这次单片机课程设计我们经过几天的设计终于完成了。虽然我们在设计的过程中遇到过许许多多的难题，但是在王老师的指导下都基本上完成了。现在想来，老师安排这次课程设计也是为我们将来的就业也是有帮助的哈，培养了我们自己的动手能力不仅仅只是局限于书本上的知识。

这次的课程设计二个人分为一组。我们分工明确。查资料的查资料。制作的制作。通过我们的研讨，查资料。终于在老师规定的时间之内完成了。 在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。单片机课程设计虽然结束了，但通过设计所学到的东西将长久存在。相信这次设计带给我们的严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风将会给我们未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。