八路抢答器设计书

1、目 录一、 设计任务与要求····························2二、 总体方案设计与论证·················

2、3;······3三、 部分电路工作原理··························4四、 总体电路设计··············

3、·················51. 抢答器电路·······························

4、83;···52. 定时电路···································83. 报警电路·········

5、;··························94. 时序控制电路······················&

6、#183;·······9五、 实验器材清单·····························10六、 总电路原理图·········

7、3;···················10七、 课程设计总结·····························

8、;11八、 参考文献··································12一、设计任务与要求 1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0S7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

9、锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。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。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）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。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。6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。二、总体方案设计与

10、论证 如图所示为总体方框图。其工作原理为：1.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，编号显示器和指示灯灭，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答。2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且扬声器提示。3.当一轮抢答结束后，定时器停止、禁止第二次抢答。4.如果再次抢答必须由主持人操作“清除”和“开始”状态的开关，即需要主持人清零。三、部分电路工作原理1.开关阵列电路 该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0S7的代号分别是8、1、2、6、7，即抢答着的

11、组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。2触发锁存电路当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。3数码显示器数码管通常有发光二极管（ LED ）数码管和液晶（ LCD ）数码管。本设计提供的为 LED 数码管，如图4所示。它显示最先抢答者的相应的代号，方便主

12、持人宣布最先抢答者。 LED显示器四、总体电路设计1.抢答器电路抢答器电路如图所示。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0，5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S5），74LS148的输出,经RS锁存后,2Q=1,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。此外，2Q，使74LS148的，处于禁止状态，封锁其他按键的输入

13、。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍有2Q，使，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开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。若按下S0，经RS锁存器后，1Q=1，74LS148的输出,经RS锁存后,2Q=1,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。保证抢答者的优先性与上述类似。优先判决器优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端，选通输出端和扩展端。其功能表如表2所示。从功能表中可以看出当“0”

14、时，编码器工作，而当“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且端和端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。优先编码器74LS148功能表锁存器SR锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分。用与非门组成的SR锁存器的特性表 Q11001111010101111001101100010011译码器设计中选用的译码器型号是74LS48（共阴），其引脚排列如图所示，其中、 BCD码输入端，、 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。 测灯输入端，“0”时，译码输出全为“1”，数码管七段同时电亮，以检查数码管各段能否正常发光。 灭

15、灯输入端，“0”时，译码输出全为“0”。 作为输出端使用时，称灭“0”输出端，在A=B=C=D=0时，而且 =0时，才会输出低电平，表示译码器把不希望显示的零熄灭了。熄零输入端。用来熄灭不希望显示的零。74LS48的引脚排列图数码显示器LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管。在此只对共阴管作介绍，其电路和出线形式的引出脚如图7所示。一个LED数码管可用来显示一位09十进制数和一个小数点。小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA。LED数码管要显示

16、BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。 LED数码管2.定时电路由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，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。 3.报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（RI2R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。 4.时序控制电路时序控制电路功能： 主持人将控制开关拨到“开始”位

17、置时，扬声器发声，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。 当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。 当设定的抢答时间到，无人抢答，扬声器发声，同时抢答器和定时电路停止工作。五、实验器材清单1. 数字实验箱2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。3. 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.4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。 5. 三极管

18、 3DG12 1只。六.总电路原理图七课程设计总结在这周我们学会了很多。特别是课堂上学不到东西。在这里我们第一次真正的把学的东西转变成了电子产品。知道了团队合精神的重要性，第一次知道了手中的电烙铁，手中的导线是有生命的。 通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。 在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。 八、参考文献1、欧阳星明主编.数字逻辑（第二版）.武汉：华中理工大学