4路抢答器数字电路课程设计

课题名称：数显抢答器的设计

数字电子课程设计任务书

目录

1绪论

1.1 摘要 (4)

1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4)

1.2 设计任务和要求 (4)

1.3 方案比较 (4)

2系统总体方案及硬件设计 (5)

2.1 系统总体方案 (5)

2.2 硬件设计 (6)

3软件设计 (12)

3.1 单元电路设计 (12)

3.1.1 抢答电路 (12)

3.1.2 定时电路 (14)

3.1.3 报警电路 (15)

3.1.4 时序控制电路 (15)

4课程设计体会 (17)

5参考文献 (18)

摘要

随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。

数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。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，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

1概述

1.1 设计题目：四路抢答器电路设计

1.2 设计任务和要求

1、可同时供4名选手参赛，其编号分别是1到4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。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。

2、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，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

3、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示。

4、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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。

5、在主持人未按下开始键时，如有人抢答犯规，在显示器上锁存并闪烁犯规选手的编号。

6、确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

1.3 方案比较

与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：

1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”

前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在3秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃

权。

3、3秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。

2系统总体方案及硬件设计

2.1 系统总体方案

抢答器的组成框

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布"开始"，抢答器处于工作状态，定时器倒计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内抢答时，抢答器完成要完成以下四项工作：1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由所存器进行所存，然后由译码显示电路显示编号；2）扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其它选手再次进行抢答；4）控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以

便进行下一轮抢答。

2.2 硬件设计

本课程设计，要求用集成电路：74LSl48，74LS279，74LS48，74LSl92，74LS00，74LSl21和其它器件等，实现四路定时抢答功能。

1.优先编码器74LS148

74LS148为8线－3线优先编码器。它允许多个输入信号同时有效，但只对一个优先级最高的输入信号进行编码。

74LS148管脚图

74LS148 8线—3线二进制编码器真值表

74LS148工作原理如下：

该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端ST非，输出使能端Y S和优先编码工作状态标志Y EX非。

当ST非=0时，编码器工作；而当ST非=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。当ST非为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工作状态标志Y EX非为0。表明编码器处于工作状态，否则为1。

由功能表可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位）有低电平输入时，Y2Y1Y0的非均为111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，这可由Y EX非的状态加以区别，当Y EX非＝1时，表示8个输入端均无低电平输入，此时Y2Y1Y0的非=111为非编码输出；Y EX非＝0时，Y2Y1Y0的非=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码（编码输出）。Y S只有在ST 非为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的ST非连接，以便组成更多输入端的优先编码器。

从功能表不难看出，输入优先级别的次为7，6，……，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。例如5为0。且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理。

2.锁存器74LS279