专业英语抢答器论文

十路智能抢答器设计

论文

班级：09电子A

姓名：胡传高

学号：0915211020

摘要

随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多

样。抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。做为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展,因此设计了本抢答器。

数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。

关键字：抢答电路定时电路报警电路时序控制

ABSTARCT

With the continuous development of science and technology, promote learning science, science and technology, knowledge of the variety of means. With a tool for Qiangda, which has been widely used in all kinds of intelligence and knowledge contests occasions. But Qiangda is used for lower frequency, and some production complex or low reliability, and reduced interest. As a unit, if the purchase is a Qiangda .Although the economy can bear, each year the number is extremely small, because of the long-term storage (electronic devices) Qiangda for damage to the purchase of the trouble and timeliness of activities, The development will be affected, so this Qiangda is designed .

The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up . Have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display; Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit. Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit.

Keywords: Vie for answering the circuit Timing circuit Warning circuit

Time sequence controlling

一、设计要求

设计一个10路（1～10）智力竞赛抢答器，主持人可控制系统的清零和抢答的开始，控制电路可实现最快抢答选手按键抢答的判别和锁定功能，并禁止后续其他选手抢答,抢答选手确定后给出一声音响的提示和选手编号的显示，抢答选手的编号显示保持到系统被清零为止。

二、方案论证与设计

图1 抢答器总体框图抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，能产生提示声音，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。

图1所示的定时抢答器的工作原理是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器为零，定时显示器显示设定的时间为30秒，当节目主持人宣布

抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：①编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存电路进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；

②扬声器发出声响，提醒节目主持人注意；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；④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器清零。当选手将问题回答完毕，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。

三、单元电路设计

1、抢答电路部分

方案一：可采用74ls148或者74ls147作为编码芯片完成抢答，经过74ls373锁存保持最先按下选手的编号，最后经过74ls47作为译码到数码管显示，此方案用的芯片数量较多且价格稍高，我放弃此方案。

方案二：选择二极管1N4148和CD4511译码芯片以及一个反馈回路可以完成抢答及锁存和输出的功能，我选择此方案。CD4511的输出电流按每段亮时10mA 设计,输出电压4.7V左右,电阻值数就出来R=U/I=470欧，其输入端下拉电阻选

取常用的10K。其工作原理是：当主持人控制开关处于“按下”状态时，数码管显示00。当主持人开关为“断开”状态时，抢答器处于等待工作状态，等待输入端S1-S10输入信号，当有选手将键按下时(如按S6)，二极管D5、D6导通，经CD4511译码后，显示器显示出“6”，经过反馈回路使CD4511的LE脚为高，锁存住“6”，封锁了其它按键的输入，其它按键的输入信号不会被接收。第5（LE）脚有连接到74ls121的5（B）脚作为上升沿触发信号，此时74ls121输出一个高电平脉冲使蜂鸣器发出一声提示声，表明已经有参赛者抢答。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。具体电路如图2所示。

图2 抢答电路

2、倒计时电路部分

节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间（30s），通过拨码开关对计数器进行预置，选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计，由两片74ls192进行级联完成，经过译码器CD4511译码到数码管显示，74ls192时钟脉冲由1秒脉冲电路提供，当30秒时间到时，蜂鸣器鸣叫报警，选手不能抢答。具体电路如图3所示。

图3 倒计时电路

3、报警电路部分

报警电路采用74ls121作为控制芯片，其第5（B）脚一旦有一个上升沿触发信号，第6脚（Q）输出一个一定脉宽的高电平使三极管（8050）导通，蜂鸣器鸣叫报警。其输出脉宽可通过外接电容电阻控制，公式为Tw=0.7RC，本电路中电容选取10uf，电阻选取10K，所以输出脉宽Tw=0.07s，即蜂鸣器报警时间为0.07秒。电路图如图4：

图4 报警电路

4、时钟电路部分

时钟电路采用555定时芯片，可根据其外接电阻跟电容的阻值设定其时钟频率输出，

公式：

()()C

R

R

C

R

R

f

o

2

1

2

1

2

43

.1

2

ln

2

1

+

≈

+

=

由于本电路需要的时钟频率为1HZ，所以选取R1=15K，R2=68K，电容C=10uf 所以可得f=1HZ，时钟脉冲输出接到74ls192的4脚减计数输入端，即可完成倒计时功能，当倒计时时间到时74ls192的13脚输出一个低脉冲到74ls02（接至555第4脚）即可完成对时钟电路的控制。具体电路如图5所示：

图5 时钟电路

四、仿真分析

经过proteus仿真软件的测试，数码管显示第一次按下对应的数值，并且锁存住，而且蜂鸣器鸣叫提示，计时器上的时间停止，其结果正常，仿真图如图6所示；

图6 抢答器仿真结果

五、测试结果

用自制电池(5V)作为电源，接上电源，先要按下主持人的按键，定时“30”秒，然后才开始计时抢答。按下1—10按钮的任意一个，数码管显示第一次按下对应的数值，并且不会熄灭，锁存住，而且蜂鸣器鸣叫提示，计时器上的时间停止，表明抢答有效。下一轮抢答，主持人按下复位键，数码管显示“0”，，计时器又从“30”开始，可以继续抢答。若时间到“0”仍无按键按下，则蜂鸣器报警，表示抢答无效。

测试结果完全满足了设计要求，并且在原有的基本要求下，能够随意定时的计时器的功能，适合多种类型的竞赛抢答，可以根据题目的难易程度选择不同的倒计时间。

本电路优点是设计结构简单，用CD4511即完成了译码和锁存功能，且所用芯片少，且价格便宜，实现了基本部分和发挥部分全部功能。

六、总结心得

通过这次的设计，使我能更加熟练的掌握protel，proteus的应用，在设计电路中学会了很多的细节问题，比如参数的计算，芯片的选择，创新的设计思路等等。在制作成品中，发现了并且改正了很多的问题如：74ls121一开始不工作，第5脚触发端（B）具有一定电压，后在第5脚接一个下拉电阻接地就正常工作了。

通过此次的实验做板，还让我对PCB的排版问题产生了思考，要怎么样的排版才能既实用又美观，是我以后做电路板要考虑的一个问题。还有元器件的选择，

要怎么样才能做到花最少的钱，设计最实用的电路，并且要有创新意识，一块芯

片要懂得多种应用。

在以后的学习中，还要多动脑筋多思考才行。

附录1：主要元件清单：

二极管1N4148*14个微动开*10个芯片CD4511*4个 74LS192*2个

74LS00*1个 74LS02*1个 NE555*1个双刀双掷开关*1个共阴数码管*4个三极管8050*1个电阻470*28 10K*7 15K*1 68K*1

电解电容10uF*2个瓷片电容103*1 蜂鸣器*1个插槽若干等。

附录2：印刷电路版图：

附录3：电路原理图：