4路抢答器设计作业

表一 74LS74 功能表
图 2 数字抢答器电路
VCC 5V S0 （复位） XFG1 U1A
4 3 ~1PR 1CLK 1D ~1CLR 1Q ~1Q 5 6
X1 U3A
&
Key = A
S1 Key = Space
2 1
U5A X2 7404N U5B X3 7404N U5C X4 7404N U5D 7404N
七、设计总结
在本次设计中，我们的设计与老师给出的参考电路(参见附录)相比，我们设计的电路 结构过于复杂，这也为后来的实物焊接带来了不小的麻烦，但是通过这次的自主设计，使 我们的思维更加活跃更加开阔，也明白了为什么电路设计力求简单的原因了，更明白了相 同逻辑结构的电路，不一定组成相同逻辑的电路；相同逻辑的电路，也不一定由相同的逻 辑结构的电路组成。
关键词：抢答电路
报警电路
无优先级
自动复位
一、设计任务及系统功能简介
1.设计任务及基本功能：
1. 抢答器同时供 4 名选手或 4 个代表队比赛，分别用 4 个按钮S1 ~ S4 表示。 2. 设置一个系统清除控制开关 S，该开关由主持人控制。 3. 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，并在显示前面的 发光二极管发光提示。选手抢答实行无优先锁存，如果是同时按下的则同时按下的选手 前面的发光二极管同时闪烁，且选手前面的发光二极管一直保持到主持人将系统清除为 止。
二、实现的原理与电路
2.1 数字抢答器总体方框图
如图 1 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状 态，抢答器处于禁止状态，所有触发器清零，开始抢答时将“清零”拨到“开始则可以开 始正常抢答，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。
开关 触发
D 触发器 锁 存
数字电子技术 设计实验报告
题目名称: 姓 名: 四人智力抢答器 邓于蓝 张 磊
专业年级: 班 学 级: 号:
电子信息科学与技术 2015. 12
20140757011204 20140757011210
任课教师:
李金田
2015 年 12 月 25 日
摘要：本设计是利用 74 系列常用集成电路设计的四路抢答器的。该抢答器具有基本的抢 答功能且无优先级的区分，如果是同时按下，则二极管同时闪亮。主持人通过预设开关可 在每次抢答结束后开始新一轮的抢答。
参考文献：
何建新 高胜东《数字逻辑设计基础》 北京 高等教育出版社 2012 年 2 月 毛 伟 《数字抢答器》 （毕业设计）三峡电力职业学院
附录：
参考电路：4 人智力竞赛抢答器
四、在设计过程中发现的问题和所做的改进
（1） 在最开始时只设计时打算使用 74LS148 和 74LS47 来设计，但是 74LS148 是优 先编码器输入有优先级之分，这在实际比赛中有失公允，所以未采用。 （2） 在后来的设计中， 又只设计了反馈抑制电路部分， 没有设计锁存部分和清零端， 打算用逻辑开关在回拨时自动清零，但是考虑到这不符合实际情况，于是加入了锁存 部分和清零端。 （3） 没有看清 74LS74 的功能表，清零和置数端弄混错，导致仿真老是不正确。 （4） 仿真软件 Multisim 12.0 中，只能认电平触发和脉冲出发，不能将电平触发中 的改变认为脉冲的改变，所以，仿真中只有把所有的 CP 端连在函数信号发生器上。
五、组装与调试
1.使用的主要仪器、仪表
数字电路试验操作台；
2.电路调试
按照图 2 的原理图连线，连接结果参见下图实物图;并把连接好的实物电路用数字电 路试验操作台检测结果，是否和仿真结果一致，如有问题在针对问题逐一解决。
六、所用元器件列表
序 号 1 2 3 4 5 编号 74LS74 74LS04 74LS40 LED 名称 D 触发器 非门 四输入与非门 发光二极管 集成块槽 数量 1片 1片 1片 4根 5块 说明 工作电压 5V 工作电压 5V 工作电压 5V 工作电压 5V
&
S4 Key = D
2 1
2.5 V
U2B 7474N
10 11 12 13 ~2PR 2CLK 2D ~2CLR 2Q ~2Q 9 8
7440N
ຫໍສະໝຸດ Baidu
7474N
三、总体方案选择的论证
74 系列芯片实现原理图： （详见图 1） 选用 74 系列芯片实现的理由： ① 74 系列芯片价格便宜，用其实现，成本较低基本能满足学校场合需要； ② 与我们刚刚学完的《数字逻辑设计基础》联系紧密。能将们所学知识用于实际， 对巩固所学知识有重要意义。 ③ 用了一些成型集成电路，如 74LS74 D 触发器电路等，使总体方案易于实现。 ④ 所用芯片均在《数字逻辑设计基础》课程中学过，设计起来难度降低。
反馈电路抑 制后到信号
对应发光 二极管发光
清零 开关
图1
2.2 单元电路设计
(1) 抢答器电路
设计电路如图 2 所示。 电路选用 D 触发器 74LS74、 四输入与非门 74LS40 和非门 74LS04 来完成。该电路主要为两个部分： 1. 锁存部分。主要利用 D 触发器 74LS74 的锁存功能（详情参见表一功能表），当 D 触发器 CP 未到来之前触发器保持原状态不变，CP 到来之时 D 输入什么送什么，所以 将 D 一直连接在高电平上等待时钟信号到来而控制时钟信号到来的开关即为选手的抢 答按钮。 2. 74LS74 具有异步置数和清零功能，所以将其所有异步清零段连接在一起接上开关 构成主持人的复位按钮。详细电路请参见图 2。
2.5 V
S2 Key = B
7474N U1B
10 11 12 13 ~2PR 2CLK 2D ~2CLR 2Q ~2Q 9 8
7440N U3B
&
2.5 V
7440N U4A
&
S3 Key = C
4 3
2.5 V
7474N U2A
~1PR 1CLK 1D ~1CLR 1Q ~1Q 5 6
7440N U4B