抢答器实验报告

课程实践报告

一课程设计题目：

四路数字式抢答器

二任务和要求：

（1）要求控制四人抢答，允许抢答时间为50秒，输入抢答信号是在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢答者的序号，相应的绿灯亮。

（2）在抢答开始命令前开始抢答者，显示违规抢答者的序号，并且相应的红灯亮。

（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。

（4）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。

（5）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，红灯亮并禁止抢答，定时显示器上显示00。

三设计原理与参考图：

工作原理为：接通电源后，主持人将开关接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示时间(49秒)；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号，由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。在主持人读完题目后，宣布“开始抢答”，定时器开始计时，选手在50秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。

四 单元电路的设计：

(1) 脉冲电路： 脉冲电路由555提供，电路图如下：

(2) 计时电路：

此电路用来实现模50的倒计数器，用两片74LS161来实现，高位片实现模五的计数，低位片实现模十的计数功能。用同步置数法来实现，由于要求倒数计数，可以取它们各自的后面的状态，然后取反而得到。当倒数到00后，还要有锁存的功能，锁住电路，抢答无效。高位片模5，它从1011到1111，取反后便可得到0100到0000；低位片模10，它从0110到1111，取反后得到1001到0000。其状态转移图如下： 高位片:

低位片：

在低位片每一次循环后，不但要给其自身置数，还要控制高位片记数一次，这个可以用其Co 来控制高位片的CTt,接下来就是在倒数到“00”后，要让记数器停止工作，这个可以用这两片74LS161的Co 端与非来控制低位的CTp 来做到。 电路图如下所示

/0

/0

/0

/0

/0

/0

/0

/0

/0

/1

1111

1101

1100

1011

1100 1101 1110 1111 DCBA/Co

/0

/0 /0 /0 1011 0110

DCBA/Co

1010

1001

1000

0111

1110

f

g

(3) 计数器的译码显示电路：

两片74LS48的译码电路相同，连接图如下：

(4) 抢答锁存电路:

在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由7475来实现，当74LS75的1C2C,3C4C 的信号为“0”时，它将保持原来的状态： 74LS75真值表：

D C Q 1 1 1 0 1 0 X

Qn

当有一组队员按下开关后，Q1’,Q2’,Q3’,Q4’中有一个信号为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0，接入G12,G34,7475实现锁存功能，保持状态不变。

译码电路：

当那个队员抢上后，要显示他的组号，必须把次信号转换为二进制代码。其关系为：

Q1 Q2 Q3 Q4 A B C D

1 0 0 0 1 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0

0 0 1 0 1 1 0 0

0 0 0 1 0 0 1 0

由上真值表知：

A=Q1+Q3；B=Q2+Q3；C=Q4；D=0；

综上可得到抢答锁存电路的电路图

(5) 违规报警电路:

此电路是当在主持人没有接上开关之前, 有人抢答, 则红灯(R)亮并显示其组号, 当主持人接上开关,表示其正确抢答。这个可以用S和主持人信号(H)表示，关系如下：

H S B R

0 0 0 0

0 1 0 1

1 0 0 0

1 1 1 0

由上真值表知：

B = H·S; R = H·S;

则，违规报警电路图如下图所示：

五总体电路图:

六实验仪器设备：

七总结：

通过本次课程设计，把我们在课堂上学到的数字电路知识运用到实际当中。如各种常见芯片的功能，各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计，在此次设计中，当然会遇到许多问题，毕竟这是第一次做一个很实际的硬件的器件。

在进行一个综合性的硬件设计时，要全面考虑问题，如想用其他信号来控制一个信号，就要考虑到和这个信号直接或间接关系的信号，必须是最重要相关的信号，然后用真值表来解决他们的关系，通过门电路来实现。下来就是在实际动手连接电路时的问题，由于种种客观方面的原因，导致理想和现实相差太远，输入电路不可以悬空，悬空并不是高电平，芯片上有接电源和接地的悬空是高电平，但这个高电平并不是，有时候它不是怎么高，这样地话，就会对后面地时序电路产生影响。

最后，在通过这两个礼拜地设计实习，让我真正理解了书本上知识，也让我知道我们课本上的知识在实际中怎么应用，理论联系实践，相互关系。通过此次设计，我对理论知识的学习有了很大的兴趣，现在我可以主动的去学习，我明白自己该学习那个方面，重点是什么？我也掌握的了在理论中遇到问题，应该怎样去解决，在实际中遇到迷团应该怎样去检查调试。