1、2010 屆畢業論文（設計）系 部： 電氣工程系 專 業： 電氣自動化 班 級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 畢業設計（論文）任務書 畢業設計（論文）題目： 多路智能電子搶答器 專業： 電氣自動化 姓名： 畢業設計（論文）工作起止時間： 畢業設計（論文）的內容要求：指導教師（簽名）： 系主任： 年 月 日畢業設計（論文）指導教師意見書系別：電氣系 填表日期： 年 月 日學生姓名孫金印學號20082040244班級08級電氣自動化二班設計（論文）題目多路智能電子搶答器意 見：(對本課題深度、廣度、工作量及預期達到的目標的意見) 指導教師職稱工作單位華宇學院電氣系畢業設計（論文）答辯委員會評

2、語系別：電氣系 填表日期： 年 月 日學生姓名學號班級設計（論文）題目多路智能電子搶答器答辯成績畢業設計（論文）答辯委員會評語畢業設計（論文）答辯委員會成員簽字姓 名職 稱工作單位簽 字畢業設計開題報告一、課題設計（論文）提綱第一章 緒論 第二章 搶答器組成方框圖第三章 單元電路第四章 第五章 第六章 結束語第七章 答謝詞第八章 參考文獻二、課題設計（論文）思路、方法及進度安排 第一周： 根據題目了解所課題設計的背景，分析課題設計的目的意義和方向。第二周： 根據任務書搜集資料，方案論證，寫開題報告，制定論文設計的思路和進度，合理安排時間。第三四周：列出課題設計提綱，根據提綱要求搜集材料，設計方

3、案，設計電路，并組裝調試，請教老師，保證論文的合理性。第五六周：整理材料、寫論文，并多次檢查，做好準備畢業答辯。目 錄2abstract3第一章 緒論41.1設計要求81.2基本功能41.3擴展功能4第二章 搶答器組成方框圖52.1搶答器組成總框圖及電路圖元件結構52.2 各個電路的組成5第三章 單元電路63.1搶答電路63.1.1主要功能63.1.2電路原理圖63.3.3子電路73.2定時電路113.2.1主要功能113.2.2電路原理圖113.3.3子電路123.3 脈沖設置報警電路143.3.1主要功能143.4 控制電路153.4.1主要功能153.4.2子電路15總 結18參考文獻1

4、9致 謝20附 錄121附 錄222摘 要數字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優先編碼電路、鎖存器、譯碼器電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關啟動報警電路構成主電路。在通過譯碼電路和定時電路將秒脈沖產生的信號在顯示器上輸出顯示計時功能構成擴展電路。在經過安裝、調試等工作后數字搶答器形成。搶答器的四周有安裝孔，可以方便的安裝在操作臺上，外接搶答按鈕接入相應的接線端子，如果外接電鈴或指示燈這接入繼電器端子，搶答器的電源為9到15伏直流輸入。搶答器通電后，電鈴器響，三個數碼管顯示0，按下復位按鈕后進入正常工作狀態，開始設置搶答倒記時時間，只要按動十進制編碼按鈕分別對時間的十位

5、和個位設定，設定的時間在數碼管上實時的顯示出來，設定時間范圍為：0到99秒，設定時間后，就可以按動開始按鈕，表示搶答開始，電鈴發出0.1秒的聲響，提醒選手開始搶答，同時倒計時開始計時。若在搶答時間內有人搶答，則數碼管立即顯示搶答選手編號，同時電鈴響1秒，繼電器吸合1秒，表示有人搶答，在答題時間內只有復位鍵有效，其他按鍵都無效，這時只有主持人按下復位鍵后，才能進入下一輪，。若在搶答時間內無人搶答，則再倒計時器計到0時第三組數碼管顯示0，表示無人搶答蜂鳴器想2秒繼電器吸合2秒，這時除了復位鍵外，其他按鍵都無效，要進入下一輪搶答要主持人按下復位按鈕。關鍵詞：搶答器電路、定時電路、報警電路、時序控制a

6、bstractdigital responder from the main circuit and expansion circuit. priority encoder circuit, latch, decoder circuit team input signal on the display output; with host switching control circuit and main circuit start alarm circuits. in the decoding circuit and timing circuit by the second pulse ge

7、nerator output signal on the display shows the circuit timing functions that form the extension. after installation and commissioning work formed digital answering device. responder is installed around the hole, can be easily installed in the operating table, add the appropriate answer in the button

8、 access terminal, if the external bell or a light that access relay terminals, answering devices power supply 9-15 v dc input. responder power, the bells ring device, the three digital display 0, press the reset button to enter the normal working state, began to set the answer in countdown time, as

9、long as the button pressing the decimal encoding of time 10, respectively, and a bit set set, set the time on a real-time digital control is displayed, set the time range: 0-99 seconds, set the time, you can press the start button, said the answer in the beginning, the sound of bells given 0.1 secon

10、ds to remind players began to answer in the same time, start the countdown timer. if the answer in the answer in time, it was, then the digital control immediately display answering player number, while electric rings, one second and relay 1 second, that some people answer in, the answer time, only

11、the reset button and effective, the other keys are invalid, this press the reset button only when the host only after the next round. if no answer in the answer in time, then again count down to 0, the third group total digital display 0, indicating no answer in 2 seconds, buzzer and relay to 2 seco

12、nds, then reset button in addition to, other buttons are invalid, to enter the answer in the next round to host press the reset button.keywords: responder circuit, timing circuits, alarm circuits, timing control緒論1.1設計要求搶答器同時供15名選手或十五名代表隊比賽，設置一個系統清零和搶答控制開關s，由主持人控制。搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在數碼管顯

13、示，同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）當主持人按下“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒，參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止。如果定時時間已到，沒人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示001.2基本功能1、可同時15名選手參賽，他們的編號分別為1、2、15，各用一個搶答按鈕，按鈕編號與選手編號相對應分別為s1、s2、s3

14、、s15。2、節目支持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零和搶答3、數字搶答器的應具有數碼鎖存、顯示功能。搶答開始后，如果有選手搶答按鈕，編號立即鎖存，并在數碼管上顯示選手的編號，同時揚聲器給出音響提示，封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。先搶答的選手編號一直保持到主持人將系統清零為止。1.3擴展功能1、定時搶答器功能。搶答器定時為30秒，主持按下開始鍵后，定時器開始工作，開始倒計時，并在顯示器上顯示出來，同時揚聲器發出聲響。2、參賽選手在設定時間內搶答（30s），搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示的選手編號和搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止。3、當定時搶答時間已到，還沒人搶答，本次搶

15、答無效，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手搶答，時間顯示00第二章 搶答器組成方框圖2.1搶答器組成總框圖及電路圖元件結構2.2 各個電路的組成照框圖，根局其功能可以確定個電路的組成1） 搶答器電路由優先編碼電路cd4532，鎖存器74ls279組成。2） 定時電路由秒脈沖產生電路ne555，同步計數器54ls192組成。3） 報警電路由脈沖產生電路ne555，揚聲器組成。4） 控制電路用單穩態觸發器ct54121和一些門電路實現。圖示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，主持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設定時間，當主持人宣布搶答開始搶答時，

16、同時將開關撥到“開始”位置，揚聲器給出聲響提示，搶答處于工作狀態，定時倒計時。如果定時時間到，沒人搶答時，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手搶答。當選手在規定時間內搶答，搶答器要完成一下工作：1）優先編碼電路立即分辨出搶答者編號，并由鎖存器進鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號。2）揚聲器發出短暫聲響，提醒主持人。3）控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他再次進行搶答。控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人清零。選手回答完畢，系統回復到開始狀態，進行下一輪。第三章 單元電路3.1搶答電路3.1.1主要功能搶答電路的功能有兩個：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存

17、優先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用：二是要使其他選手的按鍵操作無效。選用優先編碼器cd4532和鎖存器74ls279可以完成上述功能，其電路組成如下圖1所示。其工作原理：當主持人將開關撥到“清除”位置時，rs觸發器的為低電平，輸出端()全部為低電平，于是cd4532的i=0，顯示器滅燈，cd4532的選通輸入端st=0，cd4532處于工作狀態，此時鎖存電路不工作，當主持人開關撥到“開始”位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，即搶答器處于等待工作狀態，等待輸入s1、s15的輸入信號，當有選手按下按鍵時,cd4532的輸出gs=0，經rs鎖存后，ctr=1,bi=1，74ls279處于

18、工作狀態經過cd4511譯碼后顯示器顯示。此外ctr=1，使cd4532的st端為高電平，cd4532處于工作狀態，封鎖了其他按鍵的輸入。當按下按鍵后，cd4532的gs為高電平，但由于ctr維持高電平不變，所以cd4532仍處于禁止工作狀態，其他按鍵的輸入信號不會被吸收，這就保證了搶答者的優先性，當優先者回答完問題后，由主持人操作控制開關s，是搶答電路復位，以便下一輪搶答。3.1.2電路原理圖圖 13.3.3子電路1）優先編碼電路根據要求，如圖(2)，用兩片優先編碼器cd4532的功能表可以看出當高位片處于工作狀態且沒有輸入時，、gs都是1，gs=0，低位片也處于工作狀態。當高位片有輸入時，

19、gs=1、ei=1，所以低位處于封鎖狀態，同時兩片的輸入e0=1高位片gs=0，低位片的gs=1。.當低位片用輸入時，高位片的eo=0，低位片的eo=1，高位片的gs=1，低位片的gs為0。 圖( 2)由圖2可知zgs=, ,所以就有, , ,可以得到當st=0時cd4532處于工作狀態時，不論是低位片還是高位片有輸入時zgs=0，當沒有輸入時，zgs為1。當高位片有輸入時，=0當低位片有輸入時，=1，當st=1時，cd4532處于禁止工作狀態，=1。cd4532的功能表：輸入輸出111111011111111111100011111111110100111111110010011111101

20、01001111100010011101101001101001001001010000001鎖存器74ls279有基本r-s的狀態和時序圖可知道：輸入輸出q1101110000邏輯符號rs觸發器的端為低電平，由于cd4532沒有輸入，所有=1，所以輸入端（）全部為0，當cd4532有輸入，相應的為0，所對應的輸出端變為1，當輸入退出時，在變為1，而對應的輸出端保持1不變，實現了鎖存。當zeo=0時，q的輸出為1，q=ei=1，所以cd4532處于禁止狀態，使其他按鍵的輸入信號不會輸入，保證了搶答者的優先性及搶答電路的準確性。當搶答者回答完后，由主持人操作開關s，是搶答器復位即=0，以便再次搶

21、答。4位二進制/bcd碼變換電路由全加器74ls283與門組成，由于用15路選擇，4位二進制數表示的十進制數的范圍為015，其8421bcd碼需要用5位二進制數表示，它們之間的關系如下：二進制數bcd碼0000000000100010000120010000103001100011401000010050101001016011000110701110011181000010009100101001101010100001110111000112110010010131101100111411101010015111110101圖3上真值表可以寫出bcd碼與二進制之間的表達：當z0=d000,

22、 d10 d03 d02 d01=z3 z2 z1+0000當 z3（z2+z1）=0 d10 d03 d02 d01= z3 z2 z1+0011。2）cd4511的功能：cd4511是一種常用的bcd-七段譯碼器,它屬于cmos器件高電平輸出電流可達25ma,其管腳排列如下圖 圖4cd4511 功能表：輸入輸出stleltbldc baabcdefg01111111101111111111不 變011000011111100110001011000001100101101111011001111001110110100011001101101011011011011011000111110

23、110111111000101110001111111011100111100110111010000000001111110000000cd4511 功能介紹: 如圖4 bl：4腳是消隱輸入控制端，當bl=0 時，不管其它輸入端狀態如何，七段數碼管均處于熄滅（消隱）狀態，不顯示數字。 lt：3腳是測試輸入端，當bl=1，lt=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 dcba 狀態如何，七段均發亮，顯示“8”。它主要用來檢測數碼管是否損壞。 le：鎖定控制端，當le=0時，允許譯碼輸出。 le=1時譯碼器是鎖定保持狀態，譯碼器輸出被保持在le=0時的數值。d、b、c、a、為8421bcd碼輸入端。

24、a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。cd4511的內部有上拉電阻，在輸入端與數碼管筆段端接上限流電阻就可工作。3.2定時電路3.2.1主要功能節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答時間（30s），通過預置時間電路對計數器進行預置，選用十進制同步加/減計數器54ls192進行設計，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。3.2.2電路原理圖圖53.3.3子電路1）555構成的多諧振蕩器作為秒脈沖發生器555的2、6腳接在一起，根據對555組成原理圖分析，電容的電壓將是到之間變化。電路波形原理如： 圖6從圖6中可以看出，輸出電壓的低電平時間為電容上電壓從減少到所需要的時間

25、，的高電平時間為電容上電壓增大到所需的時間電路振蕩周期和頻率如下：=15k, =68k, c=10uf 可得振蕩頻率為：所以，t=1s2）54ls192的引腳排列與邏輯符號輸入輸出mrplp3p2p1p0q3q2q1q01000000dcbadcba011加計數011減計數54ls192可構成的三十進制遞減計數器54ls192是十進制可編程同步加/減計數器，采用8421碼二十進制編碼，并具有直接清零，置數，加/減計數功能。由54ls192構成的三十進制遞減計數器的電路原理如圖(7)，低位片的bo2借錯位信號接到高位片的cpd端，兩片的cpu端都接到高電平。圖(7)從功能表和時序圖可以看出三十進

26、制遞減計數的工作原理：預置數為n=(00110000)8421 bcd=（30）10只有當低位bo2端發出錯位脈沖時，高位片計數器才作減計數，當高，低位計數器處于全零，且cpd為0時，高位片區bo2端發出錯位脈沖。當ld為低電平時，計數器完成并置數。3.3 脈沖設置報警電路由555組成多諧振蕩器，產生約為1khz的脈沖，來驅動揚聲器發出聲音。3.3.1主要功能當信號來時，pr為高電平，振蕩器工作。平時保持低電平不變，從上面555組成多諧振蕩器分析，當4腳為低電平時，振蕩器停振。 t=s3.3.2電路原理圖圖83.4 控制電路3.4.1主要功能1）主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，

27、搶答電路和定時電路開始進入工作狀態。2）參賽選手按動搶答按鈕時，揚聲器發聲，搶答電路停止工作。3） 設定的搶答時間到，無人搶答，揚聲器發出聲響，同時搶答電路和定時電路停止工作。3.4.2子電路1） 時序控制電路根據上面的功能要求，設計的時序控制電路如圖(9)所示。圖中，門g1 的作用是控制時鐘信號cp的放行與禁止，門g2的作用是控制cd4532的輸人使能端 ei。工作原理是：主持人控制開關從清除位置撥到開始位置時，74ls279 的輸出 ctr=0，經g3反相， a1，則從555輸出端來的時鐘信號cp能夠加到54ls192的cpd時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，54l

28、s192的借位輸出端b02（定時到信號）=1，門g2的輸出 st=0，使cd4532處于正常工作狀態，從而實現開始功能要求。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，ctr1，經 g3反相， a0，封鎖 cp信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門g2的輸出 st=1，cd4532處于禁止工作狀態，從而實現優先搶答鎖存要求。當定時時間到時，來至74ls192的bo2= 0，st =1，cd532 處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時， 門g1處于關門狀態，封鎖 cp信號，使定時電路保持00狀態不變，從而實現停止搶答要求。圖92)控制電路由ct54121和門電路組成，根據上對報警的要求以及ct54121

29、的功能，可得到圖10電路原理圖。其中當s=0時，由于bo2和zyex都為1，所以在s的正跳沿產生時，不會產生觸發，所以使用了門電路與zyex配合，當電路開始置數為30時，令zyex=0，就可以產生觸發，從而實現上述的功能。圖10輸入輸出a1a2bq/q0101010100111011111100總 結畢業設計是教學的至關重要的一個環節。是對三年學習成績的一個很好的檢驗，經過一個月的設計，拓寬了我的知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。對我今后工作有很大的幫助。畢業設計是對學生掌握專業課程度的綜合檢驗，是他們在具備一定專業知識、生產技能、實踐技能的基礎上完成的最后一種總結性實踐教學環節。通過

30、畢業設計能使我懂得了綜合應用所學的各種理論知識和技能,進行全面系統嚴格的技術及基本能力的訓練。通過各種方式，解決一些實際性的問題，在設計過程中，我將所學的理論知識運用到實踐中，不僅能加深對專業知識的理解，而且能豐富和發展書本上的理論知識，使之轉化成更高層次的經驗、技能和技巧。畢業的日子即將到來，通過這一個月的畢業設計，雖然時間不長但我感覺有很大的收獲，通過學習使自己對課本上的知識進一步了解加深，能夠充分利用圖書館的資料，增加了除課本以為的許多知識。增強了自己對電路圖的認識，加深了解了電路圖每一部分的作用及其是如何工作的。通過這次畢業設計，提高了自己動手能力，包括使用萬用表等測量儀器測量數據，以及利用儀器如何檢查故障的根源，怎樣排除故障的方法，培養了自己的自學能力以及人際交往能力這次實踐活動的時間雖短，但它留給我的啟迪卻是深刻而長遠的，是我人生道路上堅實的一步。我通過積極參加社會實踐活動，認識了社會，認識到自己的社會位置，明確了自己的歷史使命，激發了自己的學習熱情，我會不斷地調整和完善自己的知識結構，戰勝前進道路上的各種挫折，鍛煉自己的意志和毅力，為適