八路抢答器解析

电子课程设计报告课程设计名称：数电课程设计

课程设计题目：八路抢答器

姓名：班级学号：

专业：电子信息科学与技术

同组人：

指导老师：

南昌航空大学电子信息工程学院

2016年9月20日

目录

第一章设计要求

1.1基本要求-------------------------------------------------------------3 1.2提高要求-------------------------------------------------------------3第二章系统的组成及工作原理

2.1系统的组成框图-----------------------------------------------------3 2.2系统的工作原理-----------------------------------------------------4 第三章电路设计

3.1.1抢答电路的设计----------------------------------------------5 3.1.2定时电路的设计---------------------------------------------6 3.1.3报警电路的设计---------------------------------------------7 3.1.4时序电路的设计----------------------------------------------8 3 . 1 . 5总电路原理---------------------------------------------------------------10 第四章电路实验与调试

4.1Multisilm仿真---------------------------------------------------11 第五章设计总结

附录（元件清单）

第一章设计要求

1.1基本要求

1)八路参加，并具有锁存功能。用LED显示最先抢答的队伍号码，

系统设置外部清除功能，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。

2)数字显示功能：数字抢答显示为30s，启动开启键后要求I）定时

开始；II）扬声器要短暂报警；III)发光二极管亮灯；如果在30s 内抢答有效，计时结束；30s外抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灯灭。

1.2提高要求

1）按钮到控制中心距离为20m

2）计分显示，可以加分减分

第二章系统的组成及工作原理

2.1系统的组成框图：

图2.1 系统组成框图

2.2系统的工作原理：

定时抢答器的总体框图如下图2.2：

图2.2 抢答器工作框图

电路包括主体电路和扩展电路两部分。其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。扩展电路完成抢答的定时功能以及报警功能。图2.2所示电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关置于“清除”处，此时抢答器处于禁止状态，选手不能进行抢答，定时显示器显示设定的时间（30s），当主持人将控制开关置于“开始”时，扬声器发出声响，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。当选手在定时时间内按动抢答键时，电路要完成以下功能：

1)优先编码电路判断抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后通

过译码显示电路在数码管上显示抢答者的编号；

2)扬声器发出短暂声响；

3)控制电路对其余输入编码进行封锁，禁止其他选手进行抢答；

4)控制电路要使定时器停止工作，数码管上显示剩余的抢答时间，

当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关进行系统清零，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。当定时时间到，

却没有选手抢答时，系统将报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

第三章电路设计

3.1.1、抢答电路的设计

抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成如图3.1.1所示：

图3.1.1 抢答电路

其工作原理是：当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q～1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，Y EX=0，经RS 锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。当按下的键松开后，74LS148的Y EX高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

3.1.2、定时电路的设计

74LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码显示在数码管上。74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30秒。555芯片完成产生秒脉冲的功能。工作过程为：抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得