八路抢答器 实验报告.doc

八路智力竞赛抢答器设计

实验报告

物电学院0903班

2010-12-23

八路智力竞赛抢答器设计

一、设计内容：

1．设计一个可容纳8位参赛选手的智力抢答器，每位设一个抢答开关，开关的编号与选手的编号相对应。

2. 抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一位参赛者触动开关时，该选手的指示灯亮。此后，其他选手触动开关无效。

3. 设计一个用数码管显示0~7组中最先抢答选手的电路。

4. 抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，电路封锁，禁止选手超时抢答。

二、设计方案与原理说明：

1.设计总体框

如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下

图（一）

抢答器系统原理框图如上所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，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，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能。由于条件的限制，本次试验报警电路部分就不用做。

2、竞赛抢答器的抢答电路

(1)抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。

(2)选用优先编码器74LS148、RS锁存器、译码器7448组成抢答电路。

(3)抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出Q4—Q1全为低电平。此时7448的=0，显示器灭灯；74LS148选通输入=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，经7448驱动译码后，显示器显示数字5。Q1=1使74LS148为高电平。即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图。

图（二）

3、定时电路

如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。

同步加减计数器74LS192进行设计。

其子电路为：

图（三）

4其总体原理图为：

经过以上分析，将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了八位

定时抢答器的总体电路图。如图（四）所示：

其大致工作原理是：

八位选手编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7，对应开关分别为Q、W、E、

R、T、Y、U、I。首先主持人可以设置抢答时间，此设定可以通过调节输入两片74LS192的D、C、B、A四个管脚的高低电平来进行。当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后，输出为高电平，此高电平分为二路：一路输出到74LS192的LD端，使其处于高电平而开始减计数；另一路输出到锁存器的C端。

若没有选手按按钮，则74LS373输出全为高电平，74LS148也输出高电平，E0端输出低电平至7448的灭灯输入ＲＩ/ＲＢＯ端，使得信号经7448到显示器上时无显示。

当任意一路抢答器按下按钮时，八D锁存器74LS373工作，与输入端相对应的输出端输出高电平，则锁存器输出的八位电平经8～3八位优先编码器74LS148编码输出的A0～A2成为与输入信号相对应的三位二进制码，而74LS148的管脚15（E0）的输出电平由低变高，输出到七段译码显示器74LS48的二进制码经其译码后输出到七段共阴数码管上，则显示器上显示对应的编号。此时，7448的RI/RBO端输出高电平，开关出也输出高电平，二者经过与非门输出低电平，经过与门还是低电平输出到锁存器373的C端，起到所存功能，其他选手若再按动对应按钮也无对应输出，，即实现了抢答功能。

同时，74LS148的GS端输出电平由高变低，使得无脉冲抵达计数器的Down 端。计数器停止工作，保持原来显示不变，即实现了暂停减计数使其记录抢答时间的功能。

当选手回答完问题后，主持人将开关置于“清零”的位置，输出低电平，此电平分为二路：一路与74148的E0端（高）与非后变为高电平输出到373的使能端C，使得锁存器不再锁存数据，此时，抢答部分显示器灭灯无显示，实现了清零；

另一路低电平输出到计数器192的LD端，而CR端也是低电平，所以使得对应显示器输出预置的数据；

子电路

图（四）

三、实验仪器与设备

＋5Ｖ直流电源、数码管（共阴极）3个、1个74LS148、2个74LS279、2个74LS192、3个74LS48

四、实验总结

1、实验前熟悉各集成块的引脚排列及功能。

2、555外接电容10uF有两个问题：一是用有极性电容(但有时虚拟电容也可)，二是时间参数按理论值为1s，但仿真时远不止1s，可按仿真实际情况调节为0.06u左右。

3、数码管用共阴极管（ck接地），一定要串限流电阻，电阻值根据数码管的LED电压降和电流值确定，否则数码管不显示（可能会误认为其他电路故障）。

4、控制电路中的G1门是3输入与门，不是与非门。

5、设计电路时应注意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，禁止其他选手抢答，这样就就保证了抢答的优先性与准确性。

6、实验中与抢答开关相并联的电阻定要分开接好，不粘连，否则数码管示数可能不准确，或出现显数延迟（也可能认为是其他部分电路故障）。

7、数码管的ＣＫ端接地不可忽略，否则数码管可能无示数。

8、应该先分别验证抢答电路、计时电路能准确运行后再把两部分连接起来。否则，直接运行整个电路很容易处错误，且难发现错误出现在哪部分，改正时可能把正确的删了或改了，错误的反而后来才发现（我就犯过这错误）。

9．通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

10此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益非浅。