数字抢答器实验报告.pdf

数字式抢答器的设计

一、设计任务与要求

1．设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是

K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8。

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，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，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。

4．抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(30秒)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行倒计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。

5．参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。

6．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。

二、设计参考

数字抢答器的总体框图如图8.34.1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其它选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。

三、设计报告要求

1.画出数字抢答器的总体框图及完整的逻辑电路图，并说明其设计原理及工

作过程。

2.说明实验中产生的故障现象及解决方法。

3.心得、体会和建议。

四、总体框图

显示

电路

五、实验内容

１、各芯片的工作原理及电路图。

(1) 74LS373锁存器

74LS373与单刀双掷开关相连作为8位选手的抢答锁存开关，它的4脚、7脚、8脚、13脚、14脚、17脚、18脚、3脚分别连接单刀双掷

开关J1---J8。单刀双掷开关的双掷的两个端脚分别接5V和0V高低电

平。

1脚OE为三态允许控制端（低电平有效）。当三态允许控制端OE 为低电平时，1Q~8Q为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当

OE 为高电平时，1Q~8Q 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负

载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。本实验中1脚接地为低电平。

11脚作为锁存允许端与74LS76的15脚相连，74LS76的15脚输出电平的高低变化控制74LS373的导通与锁存。具体控制过程为11脚

为高电平时，整个芯片呈“透明”状态，即输出端的电位随输入端的变

化而变化；当11脚为低电平时，输出的信号被锁存，不再受输入端的

影响。

20脚接高电平5V，1脚和10脚接地。2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚、19脚分别与74LS148的4脚、3脚、2脚、1脚、

13脚、12脚、11脚、10脚相连。

其芯片的连接图如下：

图1

74LS373电路连接图

(2) 74LS148优先译码器 74LS148优先编码器，作用是将74LS373输出的电信号编码。

其4脚、3脚、2脚、1脚、13脚、12脚、11脚、10脚与74LS 373的输出端2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚、19脚分别相连。 6脚、7脚、9脚分别与CD4511的2脚、1脚、7脚相连。

14脚连接74LS76的1脚和6脚，15脚接CD4511的4脚。作用为74LS148不译码时，14脚为高电平；译码时，14脚为低电平。通过两种状态电平变化产生的高低脉冲来控制74LS76。当74LS148输入端全为高电平，15脚为低电平，译码时为高电平，从而控制CD4511。

5脚、8脚接地，16脚接高电平。74LS148的真值表和连接电路图如下：

输

入

输

出

抢答开关

74LS148

真值表

图2 74LS148电路连接图

(3) CD4511数码显示器驱动器

CD4511是BCD 码锁存/7段译码/驱动器，利用该器件的7段码

a 、

b 、

c 、

d 、

e 、

f 、

g 可直接驱动数码管LED （共阴极）。电路的A 、B 、C 、D 为二—十进制BCD 码（4位）输入端，

a 、

b 、

c 、

d 、

e 、

f 、

g 为7段译码输出端。余下的引脚LT 、BI ，和LE 为控制端，其中3脚为灯测试端LT ，功能是LT=1时，不影响数码管LED 显示；LT=0时，笔段a~g 全发光，显示8，以检测数码管的好坏，同时A 、B 、C 和D 输入无效。4脚为消隐控制端BI ，功能是BI=1时，不影响数码管LED 工作，BI=0时，其笔段码全关断（呈高阻态），数码管不显示。5脚LE 为启动控制端，功能是LE=0时，允许向A 、B 、C 、D 端送数，LE=1时，笔段码锁存。

根据其功能，3脚接5V 高电平。因为其输入端为二---十进制BCD 码4位输入，而74LS148为8线3线编码器，即输出端为3位，因此

7脚、1脚、2脚分别接74LS148的9脚、7脚和6脚。CD4511的6脚与74LS373的2脚经过与非门后的输出端相连，这样才能输出7以上的数字。 13脚、12脚、11脚、10脚、9脚、15脚、14脚分别与7脚的共阴极数码管的a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 相连。

其连接电路图如下：

图3 CD4511电路连接图

(4) 74LS76

即单刀双掷开关组成复位开关