八路竞赛抢答器的设计方案

1、八路竞赛抢答器的设计方案一，设计题目、目的及要求1.1 设计题目8 路抢答器的设计1.2 设计目的1 、熟悉 74ls148 、74ls28 、 74ls29 的功能和应用 掌握其工作原理，并熟练 运用它们。2 、熟悉面包板的使用。3 、掌握数字抢答器的工作原理以及制作方法。4 、增强动手能力，把握严谨的工作态度。5 、熟练运用所学习的模电及数电知识。1.3 设计要求1 、八个选手或代表队参加比赛，编号 0， 1， 2，3，4，5，6，7，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一致。此外，一个按钮给主持人用来清零；2 、抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的数据用数码管显示出来；3 、数码管不显

2、示后动作选手编号， 只显示先动作选手编号， 并保持到主持人 清零为止；4 、选手只有在主持人说开始抢答后才能开始抢答拨动开关。5 、并且抢答结束后裁判没有清零，选手不得动自己的开关。二、方案设计2.1、总体设计思路按照题目的要求，经过自己的思考与分析以后，将思路确定。要满足题目所 说的，要能完成抢答功能，当某一个选手输入后，屏幕上能显示出该选手的号码， 同时通过锁存能限制其他选手的抢答， 并且自己抢答后，由于锁存效果也不能反 悔。当抢答开始时，主持人未说开始抢答时，裁判的开关置于清零端，由于此时数码 管处于灭灯状态，所以无论选手如何操作，数码管也不会有数据显示，由此想到 用裁判来控制清零端，当

3、裁判清零时，即可清除数码管上的数字，并且由于开始 时屏幕上不能有显示，所以当裁判置于开始端的时候，数码管译码器的灭灯输入 端依然是灭灯输入，只有当选手触发时才能改变电平， 输入内容。另外锁存端必 然是反馈锁存，所以要使用后面芯片的信号来反馈给前面的芯片的使能端以控制 其使能输入，由此阻断其他选手的输入信号。锁存后如果没有其他信号去解锁， 系统就处于禁止工作状态不能再工作， 所以想到要用裁判清零来控制使能端， 在 消除数码管显示的同时来解锁使能端，让电路恢复其功能。2.2、方案设计221设计方案1 （个人方案）根据以上思路，决定使用以下流程图作为本次课程设计的方案， 基本能实现抢答器的功能，可以

4、完成说明书上的要求。流程图如图2-1所示8位抢答器J锁存器译码器7段共阴极|L_1O数码管裁判控制端图2-1根据上面的流程图，由于有 8个选手故选用74IS148 8-3译码器，同时含有 使能输入段用于锁存，并且含有使能输出端用于反馈。数码管译码器选用74IS48 七段译码器，用裁判来控制清零端 BI/RBO,另外由于74IS148锁存后AO, A1, A2, GS输出端全部变成高电平，会影响数码管上的数据，所以需要锁存器来保 持输出数据不改变，由此想到用 RS锁存器来保持数据，当R=S=O时状态保持， 数据不会改变。最后数码管选用七段共阴极数码管以配合74IS48。因此得出以下电路图，自我设

5、计电路图如图2-2所示。J®3W5 rlL_J«jlAMQFtl牙聊 ( 一/Q图2-2分析说明由于选手1的输出数据是0,而当74IS148输入0的时候，输出端AO A1、 A2的输出电位不会改变，所以我们对选手1采用的是强制置一法，直接将选手一通过高电平接到数码管译码器的 BI/RBO端 和反馈端。74IS148的使能输入端 EI是低电平有效，当EI为高电平时，会使输出端 AO A1、A2全部为高电平， 所以裁判清零端必须是清零时，接低电平，开始可以不接，这样也同时满足了 74IS48的灭灯输入，当BI/RBO为高电平时输入数据，为低电平时清零，即屏幕 变黑，这样完成了裁

6、判的功能，裁判左边要接一个电阻防止裁判悬空时电路短路， 但是这样之后在运用裁判功能时，如果裁判未动而选手擅自将拨下去的开关拨起 来就会使裁判开始行使功能时产生高阻态，进而阻止电路的运行，所以裁判未拔起开关时，选手不能动开关。参照74IS148功能表，其输出电位与74IS48的输出是相反的，由此想到利用反相器，但是这样就不具有保持数据的功能，由此想 到利用74IS279芯片，由4个RS触发器组成，并且其输入都是 R非和S非，当 R=S=（时，就可以起到保持数据的功能，当 R=S=1时，输出端Q为1正好起到反 相的功能，同时解决反相以及保持数据的问题， 由于74IS148时低电平输入，所 以选手采

7、用低电平输入，右接电阻保持电位防止短路，运用 74IS279 将 74IS148 的GS输出端接在上面后，根据真值表，GS初始是高电平，然后在信号输入时会 变成低电平，由此使Q输出变成高电平正好起到反馈锁存的作用。根据分析说明，完成上述电路图。原理说明首先是各个选手对应的号码 0、1、2、3、4、5、6、7，每个选手所站的位 置为 SW1、SW、2 SW3、SW4、SW5、 SW6、SW7。裁判的清零端是置于低电平， 开始是将开关置于下方， 当宣布比赛开始时， 裁判 将开关置于下方， 开始抢答， 这时选手按下抢答按钮， 例如第一次是六号先按下 抢答按钮，这时74IS148的6号输入端会变成低电

8、平，然后输出端 A1、A2会由 高电平变成低电平，GS也会由高电平变成低电平，由此第一个，第三个，第四 个RS触发器的R非和S非输入端都会变成低电平，输出端 Q为高电平，所以 74IS48的输入端C、B BI/RBO就会变成高电平，根据74ls48真值表，输出6同 时由于第一个右端输出高电平，故74IS148的使能端EI以及RS触发器的R端会 变成高电平，另外由于EI端变成高电平，其输出端A0 A1、A2都会变成高电平， 所以R非和S非都变成高电平，由此保持数据，实现锁存功能，其他选手输入无 效，并且自己无法反悔，裁判清零，使BI/RBO输入端以及EI输入端均变成低电 平，选手拔起开关，抢答器

9、可再次工作。2.2.2 方案 2（小组设计方案）小组设计方案如图 2-3 所示图2-3上述设计方案是利用D锁存器，利用与非门将输出端连接做锁存信号，利用LE端变成低电平阻止选手信号的输入，从而起到锁存的作用，裁判清零会使LE变成高电平，恢复电路功能。2.3方案比较小组方案明显优于自己设计的方案，小组方案实现的功能更为强大和便捷，更有利于抢答的实现，另外小组方案均使用的弹簧开关， 符合抢答器的风格，自 己设计的方案也能实现要求的功能， 基本完成功能，但布线较为繁琐，小组方案 布线较为简单，易懂直观，一定程度上降低了错误出现的概率。三、器件选择3.1电阻电阻均选用10K的电阻3.2 74LS148

10、321 功能表74LS148功能表如表3-1所示InputsOutputsEl01234567A2 Al AOGS EOHXXXXXXXXH H HH HLHHHHHHHHH H HH LLXXXXXXXLL L LL HLXXXXXXLHL L HL HLXXXXXLHHL H LL HLXXXXLHHHL H HL HLXXXLHHHHH L LL HLXXLHHHHHH L HL HLXLHHHHHHH H LL HLLHHHHHHHH M HL H表3-1管脚图74LS148管脚图如图3-1所示功能介绍图3-1该芯片为16脚芯片，EI为使能输入端，低电平有效，EI为高电平时，输出 全为

11、高电平，GS为使能输出端，只有EI为低电平并且满足0到7有低电平输入 时，GS才有低电平输出，才能满足电路要求。3.3 74IS279管脚图74LS279管脚图如图3-2所示*CC <53fl 3QiS1911S2苇 DWMGHD图3-2功能表74LS279功能表如表3-2所示表3-23、功能介绍这次设计用到其中两个，R非等于S非等于低电平时输出为高电平，R非等 于S非等于高电平时，保持数据。3.4 74LS48管脚图74LS48管脚图如图3-3所示3LT B1OC rbT13n10T5u图3-3342功能表74LS48功能表如表3-3所示decimal :FUUCTICMIMTUHOU

12、TWTtnotecflne bABkCtH0币HLL LL HHHHHMHL1啊XLL LHHLHLLLL2HXLIl HLHHMLKHLHiHXLL HH |hHHHHJ,4"hMLH ' LLN'LHHLLHH0HXLH LHHHLHHLHH9HXLM斛LHLLHHHHH7HXLM HHHM!Hl LLLI1tXHL LLHHHHHHHMfHXHL LHMHHHJLMH10HXML HL 'MI LLLHHlHItHXHLHH 1HMLL12HXHM LLH! LHLLLHH13XHM ILHHHtLHL1414HXHMMLMLLLHHHHIk,M .XH

13、M f*化H LLLb百aiX1 ' 'MXM XXLr LIJLkLL3RftlHLLL LLLLLLILLL3LTLXXK XXHHHHHMHM1!1表3-3功能介绍译码器，本设计中由于使用的是共阴极数码管，需要高电平输出的译码器, 所以使用74LS48优先译码器。四、部分电路设计4.1 抢答电路 抢答器电路如图 4-1 所示图4-1由选手开关和74ls148芯片构成，作为选手的输入端，用于选手抢答，将抢 答信号输入到锁存电路。4.2锁存电路锁存电路如图4-2所示图4-2由74IS148芯片和74IS279芯片构成，74ls279将74ls148输入的信号做转 换与反馈实现

14、锁存功能。4.3输出显示电路输出显示电路如图4-3所示本电路由74IS48和共阴极数码管组成，用于显示抢答选手的号码，便于分 别。五、调试与检测5.1、调试中故障及解决办法第一次连完电路，电路无法显示 0，原因是0号选手的低电平输入并不会改 变输出电平，后改用强制置0法，成功输出0。调试中发现当裁判按下开始键后，选手如果连续将开关闭合在开启，裁判端会由 于高阻态而出现电平不能被确定，所以只有裁判先清零，才能保证下一次的运行5.2、调试与运行结果按照上述方案解决问题后，连出正确的电路图，根据正确的操作方法可以得 到预期的结果六、仿真操作步骤及使用说明用 proteus 仿真软件进行仿真， 将原件

15、摆放好， 按照图示电路连接好， 首先 裁判置于开始端，然后选手抢答，输出数据，能得到预期结果，说明仿真成功， 没有出现问题，仿真电路图如图 6-1 所示砂KT.-iSWi|SW1C*>srji砂护T i.WU?SV.P1.-图6-1结束语通过这次课程设计，进一步深化了对数电、模电的学习以及理解，同时在实 验中也对各种芯片有了新的了解，认识了更多的芯片，也学会了运用更多的芯片， 这些必将有利于今后的学习。同时，通过本次设计，自己的动手能力也有了很大 的提升，从设计电路图到仿真到实物连接， 从思考到动手，从芯片的认识到连接 电路图到仿真软件的应用，在本次设计后，我对这些都有了全新的认识，对电路 图的理解以及仿真软件的应用都上升到了一个新的高度，在大家的一起努力下， 完成了电路图的设计与仿真，也培养了团队合作能力以及大家的动手能力， 在团 队合作中，我们团队的凝聚力也在逐渐变强， 大家的距离在缩短。虽然自己的设 计不太成功，但是，通过这次课程设计，我找到了很多自己的不足，也学会了很 多，总结了很多。总之，通过这次设计我学会了很多也提升了很多，不仅是学习 上的，还有生活上的，这次课程设计，获益匪浅。参考文献1】周惠朝 . 常用电子元件及典型应用 .电子工业出版社， 20052】康华光 .电子技术基础 - 数字部分