数字抢答器的设计(数电课程设计)

数字电路课程设计
一、设计任务和要求：
1. 抢答器同时供4名选手抢答，抢答器具有定时抢答功能，且一次抢
答的时间为10秒。

当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时（0~9）。

2. 抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，
并在数码管上显示，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。

3. 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,绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。

4. 在“抢答开始”命令发出后，超出规定时间无人抢答，定时显示器
上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红灯亮。

5．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者序号:红灯亮。

二、总体方案选择：
工作原理如框图所示：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器显示0，定时器显示时间（0）；此时,
若有人抢答, 为违规抢答,LED显示器显示其编号,并红灯警告.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,选手在定时时间内抢答时，抢答器完成:
优先判断, 编号锁存, 编号显示。

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，且红灯亮。

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。

数字抢答器框图：
抢答按钮优先编码锁存器译码电路译码显示
电路
主持人控控制电路
制开关
秒脉冲产生定时电路译码电路显示电路
三,单元电路设计
所用器材
芯片数量芯片数量
555一片74LS161一片
74LS75一片74LS32一片
74LS48两片74LS20 一片
74L04 一片七段显示管两个
74L08一片发光二极管2个
74L000 一个电阻6个
电容:0.01uf 4.7uf 各一个面包板一块
该电路完成两个功能：一是分辨出抢答的先后，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开始接地，锁存器输出端Q1、Q2、Q3、Q4
均为0，且开始时4个选手开关均接地。

在主持人开关未与“开始“端相接前如有选手拨动开关则红灯亮同时数码管显示其号码。

当主持人开关与“开始”端接通后，计时器开始计时，此刻选手拨动开关，显示器显示其号码,且锁存器此时锁定，其余输入均无效。

锁存器输入锁存器输出
D1 D2 D3 D4 ~Q1 ~Q2 ~Q3 ~Q4
1 0 0 0 0 1 1 1
0 1 0 0 1 0 1 1
0 0 1 0 1 1 0 1
0 0 0 1 1 1 1 0
（2）、计时电路：
此电路用一片74161来实现模10的计数器，用同步置数法来实现，当计数到00后，抢答无效。

它从0000到1001，其状态转移图如下：
(3)脉冲发生电路:
该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为计数器的CP 脉冲，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用555定时器构成的多频振荡器,电路图如下:
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/1
1001
0111
0110
0101
0000
DCBA/Co
0100
0011
0010
0001
1000
(4)译码显示电路：
（5）整体电路图：
（6）.波形图
1. 计时电路低位片4个输出的波形图：
CP Q1 Q2 Q3 Q4
2. 计时电路高位片4个输出的波形图：
四、实习心得：
通过两周的实习，基本上达到了实验的目的，对数字电路基本知识更加熟悉，
培养了独立分析问题和解决问题的能力，对各个元器件也有了更深入的了解。

刚开始设计电路时觉得一点头绪也没有，只是觉得很难。

不过在老师的指导下，我通过查资料，请教同学，在第一周内完成了电路的设计，并进行了仿真。

第二周连接电路，虽然我很认真，
但是我连的电路问题很多，有的是因为线接触不好，有的是因为芯片坏了，最后经过我的努力和向老师同学请教，问题都被解决了。

看着自己努力连接成功的电路，
觉得好高兴。

不过也正是这次实验让我明白了理论与实践之间的
CP
Q2 Q3 Q4
Q1
差异。

我设计的电路在电路仿真中完全正确，可是当我接好电路后，它却和我预期的相差很多。

这也使得我的动手能力得到了提高。

在设计电路时，设计的电路应尽可能的简单。

然后用万用表检查面包板及各芯片是否正常。

接电路的时候，按模块接，先逐块连好，同时逐块检查是否正常，一块连好后再连下一块。

连线时布局是很重要的，芯片的位置也要认真考虑，连线时应尽量把所有芯片的位置分开，便于布线。

不然，芯片之间的距离太窄，容易造成别的线无法过去。

连线时应尽量让所有的线都贴着面包板，不要让线交叉，这样当发现线路有问题时就比较好改。

这次课程设计对于我来说收获很大。

通过本次实验，我认识到了实践的重要，也提高了我的实际动手能力。

我们要学会把理论联系实际，而这次课程设计就是一个很好的机会，不仅能提高我们的理论知识，而且也培养了我们的实际动手能力。

最后，我非常感谢每天一直在实验室指到我们的老师。

因为是他们使我在这次设计中受益非浅。