数字电子技术课程设计_八路抢答器

数字电子技术

课程设计任务书

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摘要

第一章设计技术要求

第二章系统的组成框图及工作原理第三章单元电路设计

1.1 抢答电路的设计

1.2 定时电路的设计

1.3 报警电路的设计

1.4 时序控制电路的设计

第四章整机电路的设计

第五章元件清单

第六章参考文献

第七章设计总结

摘要

进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中，例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。

主要介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。

该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能。

关键词: 抢答器编码译码定时报警

第一章设计技术的要求

（1）设计8路抢答器，编号与参赛选手一一对应。

（2）具有优先显示抢答序号及时间的功能并禁止其他选手的抢答。（3）主持人预置抢答时间，控制比赛的开始与结束。

（4）报警电路：主持人按下“开始”键时报警并进入抢答状态；当抢答者发出抢答信号时报警提示；在规定抢答终止时间到时报警。

第二章系统的组成框图及工作原理

抢答器的组成框图

八路智力抢答器总体框图 制作者 08机设（一）班 陈隆超 200810310127

系统的工作原理

如图所示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。扩展电路完成定时抢答的功能以及报警功能。

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所示。

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，YEX=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YEX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。

3.2定时电路的设计

图3-1抢答电路

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，使得数码管显示为00。如图3-2。

图3--2定时电路

3.3报警电路的设计

由555定时器和三极管构成的报警电路如图3-3所示：

图3.3 报警电路

其中555构成多谐振荡器，振荡频率为：

f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C

其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振不再工作。

3.4时序电路的设计