课程设计--- 八路抢答器的设计制作

课程设计任务书
题目
八路抢答器的设计制作
任务与要求：
任务
1.抢答器同时能提供8个代表队比赛，分别用8个按钮SW0—SW7表示，及
主持人开关SW8具有清零功能；
2.电路基本含有基本锁存功能编码显示，信号灯提示功能；设计八路抢答
器电路原理图，并且分析电路的工作原理；
3.设计八路抢答器的电路原理图，并且分析电路的工作原理；
4.用proteus的ISIS来设计一个八路抢答器电路进行仿真功能；
5.电路的制作与功能实现的检测与调试，以及简单电路故障的判定与排除
要求：
1.模拟抢答并用数码管信号灯显示相应的编号；
2.主持人开关控制抢答器的开关与清零功能；
开始日期 2010.12.13 完成日期 2010.12.24
2010年12月24日
摘要：
该电路主要有三部分电路组成分别是锁存电路，编码电路和译码电
路。

实现以下功能：
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。

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。

2.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。

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。

关键词：锁存电路；编码电路；译码电路；Proteus 7.4a仿真软件
目录
1．课程设计题目 (1)
2. 课程设计目的 (1)
3. 课程设计内容和要求 (1)
3.1 设计内容 (1)
3.2 设计要求 (1)
4. 课程设计总体框图 (1)
5. 单元电路设计方案和原理说明 (2)
5.1 74LS148 (2)
5.2 74LS48 (3)
5.3 74LS373锁存器 (5)
5.4 控制电路设计 (7)
6．总体电路图及工作原理 (8)
7. 心得体会 (8)
8. 参考文献 (10)
第一章设计题目
1 设计题目
“八路抢答器的设计制作”
第二章课程设计目的
2 课程设计目的
2.1 培养数字电路的设计能力
2.2 掌握抢答器电脑设计方法
第三章设计内容和要求
3 设计内容和要求
3.1 设计内容
3.1.1 抢答器同时能提供8个代表队比赛，分别用8个按钮SW0—SW7表示，及主持人开关SW8具有清零功能；
3.1.2 电路基本含有基本锁存功能编码显示，信号灯提示功能；设计八路抢答器电路原理图，并且分析电路的工作原理；
3.1.3 设计八路抢答器的电路原理图，并且分析电路的工作原理；
3.1.4 用proteus的ISIS来设计一个八路抢答器电路进行仿真功能；3.1.5 电路的制作与功能实现的检测与调试，以及简单电路故障的判定与排除
3.2 设计要求：
3.2.1 模拟抢答并用数码管信号灯显示相应的编号；
3.2.2 主持人开关控制抢答器的开关与清零功能；
第四章设计总体框
4 设计总体框
如图（一）所示为八路抢答器的原理图。

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
第五章 单元电路设计方案和原理说明
5 单元电路设计方案和原理说明
5.1 抢答器电路设计
其原理说明：
(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、锁存器74LS373、译码器74LS48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R —端为低电平，输出Q4—Q1全为低电平。

此时74LS48的BI —
=0， 显示器灭
灯；74LS148选通输入ST —
=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，BI —
=1，74LS48工作，Q4Q3Q2=101，经74LS48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Y —
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。

5.2 74LS148优先编码器
有些单片机控制系统和数字电路中，无法对几个按钮的同时响应做出
反映，如电梯控制系统在这种情况下就出出现错误，这是绝对不允许的于是就出现了74ls148优先编码器，先说一下他的基本原理.他允许同时输入两个以上编码信号。

不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。

74ls148管脚功能 74ls148引脚图
74ls148优先编码器管脚功能介绍:
为16脚的集成芯片，电源是VCC(16) GND(8),I0—I7为输入信号，
A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。

〈74ls148逻辑图〉〈74ls148逻辑表达式〉
使能端OE(芯片是否启用)的逻辑方程：
OE =I0·I1·I2·I3·I4·I5·67·IE
当OE输入IE=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。

当OE输入IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。

从以上的的功能表中可以得出，74ls148输入端优先级别的次序依次为I7，I6，…，I0 。

当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时，输出端才输出相应该输入端的代码。

例如：I5=0且
I6=I7=1(I6、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码010 (为(5)10=(101)2的反码)这就是优先编码器的工作原理。

<74ls148真值表>
由74ls148真值表可列输出逻辑方程为：
A2 = (I4+I5+I6+I7)IE
A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)·IE
A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)·IE
5.3 74LS48译码器
74LS48管脚功能
74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

74LS48真值表
由74LS48真值表可获知7448所具有的逻辑功能：
（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）
在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符.
（2）消隐功能（BI=0）
此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。

该功能主要用于多显示器的动态显示。

（3）灯测试功能（LT = 0）
此时BI/RBO端作为输出端，端输入低电平信号时，表1最后一行，与及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。

该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。

（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）
此时BI/RBO端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器
熄灭，不显示这个零。

DCBA≠0，则对显示无影响。

该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。

5.4 74LS373锁存器
74LS373管脚图
74LS373真值表
373 的输出端 O0~O7 可直接与总线相连。

当三态允许控制端 OE 为低电平时，O0~O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。

当 OE 为高电平时，O0~O7 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。

当锁存允许端 LE 为高电平时，O 随数据 D 而变。

当 LE 为低电平时，O 被锁存在已建立的数据电平。

当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。

引出端符号：
D0～D7 数据输入端
OE 三态允许控制端（低电平有效）
LE 锁存允许端
O0~O7 输出端
5.5 控制电路设计
抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

②当参赛选手按动抢答键时，LED上就会显示最先按按钮的选手代号。

第六章总体电路图及工作原理
6 总体电路图及工作原理
Proteus仿真图
第七章心得体会
两周的课程设计结束了，我对数字电路有了进一步的了解，设计过程也是我的学习过程，培养了我如何去把握一件事，如何去做一件事，如何
去完成一件事。

在设计抢答器过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：锁存器，译码器和LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识。

在设计过程中，与队友分工设计，和孙政相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

由于对数字电子技术的学习已经过去一年，开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也只有一点模糊的记忆，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。

“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。

我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

设计过程中遇到了很多问题，最让我记忆深刻的就是在仿真环节中，本以为已经克服重重难关完成了课程设计，虽然抢答器中双号抢答器各方面的确已经很完备，但是单号环节却出现了一个漏洞，在单号抢答成功后，其他号码还可以再次抢答，而主持人出显示的也是后者的结果，原因除在锁存器上，经过我和孙政的研究，再加上大四学长的悉心指导，我们最终克服了难关，完成了电抢答器的设计。

两周的锻炼,14天的不同感受,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力不是很完备，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的张伟老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次课程设计的每个细节和每个数据，都离不开老师您的细心指
导。

而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

第八章参考文献
8 参考文献
[1] 康光华主编.电子技术基础（数字部分）高等教育出版社
[2] 胡锦主编.数字电路与逻辑设计高等教育出版社
[3] 阎石主编.数字电子技术基础高等教育出版社
[4] 肖景和主编.数字电路应用300例中国电力出版社。