课程设计数字抢答器

1、 课程设计（09-10第二学期）设计题目：数字抢答器 专业 班级 学号 姓名 指导教师 设计时间 一、设计任务及要求：设计任务：设计一个具有锁存与显示功能的4人抢答逻辑电路。要 求： 1. 抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮s0 s3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。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。 2010年6月25日 二、指导教师评语：指导教

2、师签名： 2010 年6月 25 日 三、成绩 2010年6月25 日 四人抢答器电路原理及设计一设计目的： 1. 掌握四人抢答器的电路设计组装及调试方法。设计一个可供4人进行的抢答器。系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。抢答器开始时数码管显示序号0，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。，并且不出现 其他抢答者的序号。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间有主持人设定，本抢答器的时间设定为9秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计时。 设定的抢答时间内，选手可以抢答，这时定时器停止工作，显示器上显示选手的

3、号码和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 当设定的时间到，而无人抢答时，本次抢答无效，并禁止抢答。定时器上显示00。2. 熟悉数字集成电路设计和使用方法。二方案设计：1. 该方案的设计工作原理：抢答具有锁存、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。而在选手按键抢答时间倒计时间到的时候都以报警声音提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警时间为1秒。有如下步骤：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器灯灭，定时器

4、设定时间，主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”，抢答器开始工作。定时器倒计时且扬声器给出声响提示。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00。如果再次抢答必须主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。2. 抢答器的总体设计：开始后，定时电路开始秒脉冲电路进行倒计时，结果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，同时为防止其他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

5、显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下，则在它们之间存在着随即竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。电路的设计系统框图如下： 三电路设计 (1) 抢答器电路 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 端均为0，4个触发器输出置0，使74ls148的 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s4），74ls148的输出 经rs锁存后，1q=1,74ls48处于工作状态，4q3q2q=100,经译码显示

6、为4。此外，1q1，使74ls148 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 此时由于仍为1q1，使st1，所以74ls148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，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 清除然后再进行下一轮抢答。74ls148为8线3线优先编码器.表174ls148的功能真值表 抢答器电路图 （2）定时电路设计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，可以选用十进制同步加/减计数器74lsl92进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。构成图如下：四 . 单元电路设计

7、参数计算及元器件选择1 . 74ls48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。2 . 74ls279简要说明:279为四个/r-/s 锁存器，共有 54/74279 和 54/74ls279 两种线路结构型式,其主要电器特性的典型值如下(不同厂家具体值有差别):型号 tpd pd54279/74279 12ns 90mw54ls279/74ls279 12ns 19mw四个锁存器中有 2 个具有 2 个置位端（/sa,/sb）。当/s 为低电平，/r 为高电平时，输出端 q 为高电平。当/s

8、 为高电平，/r为低电平时，q 为低电平。当/s 和/r 均为高电平时，q 被锁存在已建立的电平。当/s 和/r 均为低电平时，q 为不稳定的高电平状态。对/sa和/sb，/s的低电平表示/sa和/sb只要有一个为低电平，/s的高电平表示/sa和/sb均为高电平。引出端符号：1q4q 输出端/1s/4s 置位端（低电平有效）/1r/4r 复位端（低电平有效）外部管腿图： 逻辑图和真值表图： 3 . 74ls148在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码

9、，优先级低的信号则不起作用。74ls148是一个八线-三线优先级编码器。八线-三线编码器74148的惯用符号及管脚图引脚图74ls148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚vcc(16)和gnd(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中i0i7为输入信号，a2,a1,a0为三位二进制编码输出信号，ie是使能输入端，oe是使能输出端，gs为片优先编码输出端。由74ls148真值表可列输出逻辑方程为： a2 = (i4+i5+i6+i7)iea1 = (i2i4i5+i3i4i5+i6+7)iea0 = (i1i2i4i6+i3i4i6+i5i6+i7)ie 使能输出端oe的逻辑方程

10、为： oe =i0i1i2i3i4i567ie 当使能输入ie=1时，禁止编码、输出(反码)： a2,a1,a0为全1。当使能输入ie=0时，允许编码，在i0i7输入中，输入i7优先级最高，其余依次为：i6,i5,i4,i3,i2,i0，i0等级排列。oe为使能输出端，它只在允许编码(ie=0)， 而本片又没有编码输入时为0。扩展片优先编码输出端gs的逻辑方程为： gs = (i0+i1+i2+i3+i4+i5+i6+i7)ie gs为片优先编码输出端，它在允许编码(ie=0)，且有编码输入信号时为0；若允许编码而无编码输入信号时为1(；在不允许编码(ie=1)时，它也为1。gs = 0表示“

11、电路工作，而且有编码输入” 74ls148优先编码器真值表 用两片74ls148优先编码器扩展为十六线-四线优先编码器的连线图4 . 十进制可逆计数器74ls192引脚图管脚及功能表74ls192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示： （a）引脚排列 (b) 逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端 为非同步借位输出端，p0、p1、p2、p3为计数器输入端，为清除端，q0、q1、q2、q3为数据输出端。其功能表如下 输入 输出mrp3p2p1p0q3q2q1q0 1 0000 0 0 dcbadcba 0 1

12、1 加计数 0 1 1 减计数 74ls192的功能表5 . 555定时器 555定时器内部结构的简化原理图如下，它由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器c1和c2、基本rs触发器、放电bjt以及缓冲器g 组成。定时器的主要功能取决于比较器的输出控制rs触发器和放电bjt t的状态。图中rd为复位输入端，当rd为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。555结构原理图由图可知，当5脚悬空时，比较器c1和c2的比较电压分别为2/3vcc和1/3vcc。当vi12/3vcc，vi21/3vcc时，比较器c1输出低电平，比较器c2输出高电平

13、，基本rs触发器被置0，放电三极管t导通，输出端vo为低电平。当vi12/3vcc，vi21/3vcc时，比较器c1输出高电平,比较器c2输出输出低电平，基本rs触发器被置1，放电三极管截止，输出端vo为高电平。当vi11/3vcc时，基本rs触发器r=1、s=1，触发器状态不变，电路以保持原状态不变。表 555功能表输入输出阀值输入（vi1）r出发输入（vi2）s复位（rd）输出（vo ）放电管t00导通2/3vcc12/3vcc01/3vcc110导通1/3vcc11不变不变五、系统需要的元器件清单： 1集成电路74ls148 1片，74ls279 1片，74ls48 3片，74ls192

14、 2片，ne555 2片，74ls00 1片，74ls121 1片。 2. 电阻 510 2只，1k 9只，4.7k l只，5.1k l只，100k l只，10k 1只， 15k 1只， 68k l只。 3. 电容 0.1uf 1只，10uf 1只。 4. 三极管 3dg12 1只。5. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器2只。六 . 总结与体会该系统是一个可供4人抢答的抢答器,当主持人按下禁止抢答的开关时,抢答被禁止.如果在此期间选手将不能抢答;当控制开关断开时抢答允许,此时若有人抢答,数码显示器将显示抢答者的号码,提示主持人抢答已经完成. 通过这次设计，我的理论知识掌握得更扎实，动手能力明显提高。同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，我学到许多在书本上没有的知识，也认识到理论联系实践的重要。这次次设计是自己第一次运用数字电路模拟实际的东西。所以在许多方面都还不熟练,对一些元器件的功能还不完全了解，不能熟练运用，因而不能完全的一次性设计好该电路。不过通过本次的课程设计我学到了学多的知识，学会了multisim的一些基本使用方法，培养了我的独立思考问题解决问题的能力，加深了我对数电、模电知识的理解，巩固了我的学习知识，有助于我以后的学习。虽然这次的课程设计的时间很短暂，但是我收获了很多在书本上无法了解的东西，使我认识到实际动手操作的