八八路抢答器设计书

课题名称______八路抢答器设计_____________ 所在院系_____工程系无非专业______________ 班级______08无非（2）班_____________ 学号______200830451219______________ 姓名_________吴____波_______________ 指导老师_________陈____婧_______________ 时间_________2010.12.5_______________

科技艺术学院工程系

电工电子课程设计任务书

教研室主任签字：年月日

目录

一、设计任务与要求 (4)

二、总体方案设计 (5)

三、部分电路工作原理 (6)

四、总体电路设计 (7)

1.抢答器电路 (7)

2.定时电路 (10)

3.报警电路 (11)

4.时序控制电路 (11)

五、实验器材清单 (12)

六、总电路原理图 (13)

七、课程设计总结 (14)

八、参考文献 (15)

一、设计任务与要求

1. 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示。

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关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LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

二、总体方案设计与论证

如图所示为总体方框图。其工作原理为：

1.接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器和指示灯灭，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答。

2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且扬声器提示。

3.当一轮抢答结束后，定时器停止、禁止第二次抢答。

4.如果再次抢答必须由主持人操作“清除”和“开始”状态的开关，即需要主持人清零。

三、部分电路工作原理

1.开关阵列电路

该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是8、1、2、6、7，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。

2．触发锁存电路

当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息。同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果。

3．数码显示器

数码管通常有发光二极管（ LED ）数码管和液晶（ LCD ）数码管。本设计提供的为 LED 数码管，如图4所示。它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。

LED显示器

四、总体电路设计

1.抢答器电路

抢答器电路如图所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。

工作过程：开关S 置于“清除”端时，RS 触发器的R 端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的ST ＝0，使之处于工作状态。当开关S 置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出210010Y Y Y =,0EX Y =,经RS 锁存后,2Q=1,1BI =,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。此外，2Q ＝１，使74LS148的ST

＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的

1

EX

Y=此时由于仍有2Q＝１，使ST＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

若按下S0，经RS锁存器后，1Q=1，74LS148的输出

210111

Y Y Y=,0

EX

Y=,经RS 锁存后,2Q=1,1

BI=,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。保证抢答者的优先性与上述类似。

①优先判决器

优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端ST，选通输出端S Y和扩展端EX

Y。其功能表如表2所示。从功能表中可以看出当ST＝“0”时，编码器工作，而当ST＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且S Y端和EX

Y

端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。

优先编码器74LS148功能表

②锁存器

SR锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分。