四人抢答器数字电路课程设计

设计题目：四人抢答器设计要求：1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。扩展功能：1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间由主持人设定为10秒，当节目主持人说比赛开始后，要求定时器开始计时，计数并在显示器上显示。2）参赛选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。数码管和发光二极管要接限流电阻100欧，防止被烧坏。3）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00.三使用元件1.数字试验箱。2.集成电路两片74LS161，一片74LS148，一片74LS75，两片74LS48，一片74LS20，一片74LS00，两片74LS04，一个用来产生脉冲信号555。3.电阻4.7K两个，电阻100欧四个，电阻150K一个，电容103，电容4.7uF，面包板一片，一卷导线，一把斜口钳，万用表，示波器，两个数码管，电源。四总体方案的设计电路总体设计抢答电路其工作原理为：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，抢答电路的数码管显示为0，定时器显示时间为0；此时,若有人抢答,为违规抢答,数码管显示其编号,同时红灯警告.定时器显示不变;主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，抢答器工作，同时定时器计时,选手在规定时时间内抢答时，抢答器完成:优先判断,编号锁存,抢答电路数码管显示其编号，计时部分停止计时，同时绿灯亮。若在10秒内无人抢答，10秒到后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。如下图：优先编码器优先编码器锁存器抢答开始译码电路显示电路控制电路秒脉冲定时电路译码电路显示电路五单元电路的设计抢答器的组成：抢答器的一般构成框图，它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。下面逐一给予介绍。（1）开关阵列电路该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。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首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它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。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，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。3）编码器74LS148编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。74LS148为优先（高位优先）编码器，当任意输入为低电平时，输出为相应的输入编号的8421码（BCD码）的反码译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。(4)译码驱动及显示单元编码器实现了对开关信号的编码并以BCD码的形式输出。为了将编码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。常用的7段译码显示驱动器有74LS48等。数码显示器件中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场合，所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管。且公共端为低电平。(5)解锁电路当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行一下轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定），使锁存顺处于等待歉收状态即可。具体原理为；1）脉冲产生电路利用555以及一些电容和电阻实现，使每秒产生一个CP上升沿。送给161的CP端，最后数码显示。抢答器电路该部分主要是由74LS75实现的，此元件是低端有效。当四个选手抢答时，输入的信号为“1”，用74LS20将这四个选手在75芯片对应的非输出端与主持人的主控开关相与非，接入75的使能端（E1-2和E3-4），这样就通过“0”，把75锁定，完成锁定功能。⑶倒计时电路用一片74LS161和译码器74LS48做成。把161做成模十的电路，开始时LOAD端置数为0110，其经过48译码，数码管显示为9.当从0110一直循环到1111完成一次循环后，RCO端输出一个脉冲，经过反相器04后变成低电平，161再次置数，同时数码管显示仍为0，为下一次抢答做好准备。若在规定时间内有选手抢答，则在