电子技术课程设计

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。

专业班级自动f1202

学生姓名。学号。

指导教师：刘林芝、孟艳花、张晓辉

设计地点31-225

设计时间2014-7-7～2014-7-14

电子技术。课程设计。

课程设计名称智力竞赛抢答器。

专业班级自动f1202

学生姓名。学号。

指导教师：刘林芝、孟艳花、张晓辉

课程设计地点31-225

课程设计时间： 2014-7-7～2014-7-14

电子技术课程设计任务书。

目录。引言 5

1.硬件组成与方案设计 5

1.1硬件组成 5

1.2方案设计 6

2.单元电路设计 6

2.1控制电路设计 6

2.2声响电路设6

2.3显示电路设计 7

2.4门控多谐振荡电路设计8

3.系统电路工作过程 9

4.整体电路图 10

5.调试 11

6.结果分析与总结 12

6.1结果分析 12

6.2总结 12

参考文献 12

引言。关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。

在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。

本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

1. 硬件组成和方案设计。

1.1硬件组成。

如图1.1所示。

1.2设计方案。

利用锁存型d触发器cd4042来完成的四路抢答器。如图3-4所示，触发器cd4042与非门cd4012等元器件组成抢答器的控制电路，q1-q4,led1~led4等元器件组成显示电路，与非门cd4011等元器件组成声音提示电路，sa1~sa4组成抢答按钮，s5a复位按钮，触发器cd4042是电路的核心元件。当6脚输出高电平时，触发器cd4042的输出状态由输入的时钟脉冲的的高的电平来决定，cp=o时锁存数据，cp=1时传输数据。

2. 单元电路设计。

2.1控制电路设计。

控制电路是由锁存型的d触发器cd4042和与非门cd4012等组成。cd4042含有四组具有共同单位控制储存指挥输入。控制极性是可以选择的。

如pol输入为低电平电位及store输入亦为低电平，送至d输入之数据将在其个别真的及互补的输出端出现当store输入电位升高，在此输入之数据于正过度时即储存于内部并以真值形式出现q输出端及其互补出现于q输出端；cd4012为双4输入端与非门两组正逻辑皆可单独使用。如图所示。

控制电路图2.1

2.2声响电路的设计。

声响电路用一个音频振荡器去推动一个扬声器(蜂鸣器)工作即可。为求电路简单，声响电路所示一般声响电路都由集成**芯片或简单的分立元件构成。本声响电路的设计主要采用多谐振荡器和q1等元件组成；当cd4012在输出低电平时多谐振荡电路不工作；声响提示电路处于稳定状态（不工作）。

当cd4012在输出高电平时多谐振荡电路起振；驱动三极管工作从而带动扬声器发出声音。声响提示电路处于工作状态）。当有信号从振荡电路输出时，电流经r15形成一电压压降在q1的基极，此时q1导通，电流从vcc经蜂鸣器到地，从而蜂鸣器发声。

该装置中，直流电源提供12v电压，足够驱动蜂鸣器发声，所以不需要接入74ls244驱动。

声响电路图2.2

2.3显示电路。

显示电路一般由led为发光二极管或数码显示器来实现，由于数码显示电路一般都需要显示驱动电路来实现比较复杂。而led为发光二极管主要加上适当的正向电压，该管即可发光，led内接法有两种：即共阳极和共阴极接法，要使其对方的发光二极管发光，前种接法使其相应的极为低电平，后种接法使其相应极为高电平。

半导体二极管的优点是体积小、工作可靠、寿命长、响应速度快、颜色丰富、缺点是功耗较大。

在本电路的设计中主要采用q1-q4和led1～led5等元器件组成显示电路，用来显示抢答者的组别。cd4042的q端输出低电平时led不发光。cd4042的q输出高电平时led发光，显示抢答者的组别。

显示电路图2.3

2.4门控多谐振荡电路。

多谐振荡器是一种无稳态电路，它在接通电源后不需要外加触发信号，电路状态能够自动地不断变换，产生矩形波的输出。由于矩形波中的谐波分量很多，因此这种振荡器冠以”多谐”二字。在数字电路设计中常常使用555多谐振荡电路、施密特振荡电路或者由简单的门电路来实现，由于555多谐振荡电路、施密特振荡电路应用于对于电路精度要比较高的电路设计中。

与普通的门电路相比门电路具有电路结构简单、成本低、实现容易的特点。而在本电路的设计中门控多谐振荡电路由cd4011门电路和r14、c1等组成。它主要用来驱动q5使扬声器发出声音。

开关按下与非门输出高电平，门控多谐振荡器起振。扬声器发声。门控多谐振荡器频率由r14、c1来决定，振荡器频率约为800hz。

3.系统电路工作过程。

抢答器由控制电路、显示电路和声音提示电路3部分组成。锁存型d触发器cd4042、与非门ic2-1cd4042等元器件组成抢答控制电路；q1—q4、led1~led4等元器件组成显示电路；与非门ic3cd4011等元器件组成声音提示电路。j1a—j4a是抢答按钮，j5a位按钮。

四位锁存器d触发器cd4042是整个电路的核心器件，当pol6脚接高电平时，d触发器的输出状态由输入时钟脉冲的极性决定，即cp=1时，传输数据，cp=0时锁存数据。

当q1—q4没有按下时，cd4042的个输入端d1~d4经过电阻r1~r4上拉为高电平，因此其输出端q1~q4均输出高电平，q1-q4输出为低电平，q1—q4均截止，发光二极管led1~led4均不亮。此时与非门ic2-1cd4012输出低电平，由u4a、u6acd4011等元器件组成的门控多谐振荡器处于停振状态，提示音电路不工作。同时与非门u3acd4042输出低电平，使得u5acd4011输出高电平，即cp=1，d触发器处于数据传输状态。

假如sa1被按下，此时d1=0，q1=0，使得u2a4042输出为高电平，u5acd4011为低电平，即cp=0，d触发器转入锁存状态，再按下其他按钮，电路不再响应。同时cd4042的q1=1，vy1接通，led1点亮，显示第一路抢答。

在按下s1a的同时，与非门u3a输出高电平，门控多谐振荡器起振，由q5驱动扬声器发出提示音。门控振荡器的振荡频率由r14、c1的参数决定，振荡频率约为800hz。

sa5是复位按钮，按下j5a，可使与非门u5acd4011的一个输入端置零，其输出变为高电平，即cp=1，电路又回到q1~q4=1，q1~q4=0的初始状态，为下一轮抢答做好准备，其他3路的工作原理与之相同。

4.整体电路图。

5.调试。系统调试试将安装测试成功的各单元连接起来，加上输入信号进行调试，发现问题则先对故障进行定位，找出问题所在的单元电路。

一般采用故障现象估测法（根据故障情况估计问题所在位置）、对分法（将故障大致所在部分的电路对分成两部分，逐一查找）、对比法（将类型相同的电路部分进行对比或对换位置）等。

系统测试一般分静态测试和动态测试。静态测试时，在各输入端加入不同电平值，加高电平（一般接1千欧以上电阻到电源）、低电平（一般接地）后，用数字万用表测量电路各主要点的电位，分析是否满足设计要求。动态测试时，在各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各点的波形，分析它们之间的逻辑关系和延时。

除了调试电路的正常工作状态外，另外特别要注意调试初始状态、系统清零、预置等功能，检查相应的开关、按键、拨盘是否可靠，手感是否正常。

6结果分析与总结。

6.1结果分析。

当在主持人将开关s5a清零宣布抢答开始命令后，s1a、s2a、s3a先后将开关闭合后后，led1亮，说明cd4042将1组的信号锁存，led1亮，扬声器发出声响，主持人判别出第一组抢答成功，其他组的显示不亮，没有抢答成功从以上结论可以看出本电路的设计符合设计要求。

6.2总结。

这次设计培养了我运用所学理论知识和技能，分析解决计算机应用实际问题能力。以及掌握设计计算机课题的思想和方法，树立严肃认真工作作风和调查研究、查阅技术文献、资料、手册及编写技术文献的能力。同时在生产实践中所涉及的一些实践问题，又促使我带着疑问积极地探索。

进行设计从知识技能的准备到心理的充分认识都具备了较好的基础。

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