简易八路抢答器制作Word下载.docx
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学生姓名
学号
专业方向
班级
题目名称
简易抢答器制作
一、设计内容及技术要求：
设计并制作一个简易数字抢答器，
基本要求：
1、抢答组数分为八组，序号分别为S0，S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，优先抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其它组的按键信号。
2、系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。
3、数字抢答器定时为30S，启动开始键后，要求30S定时器开始工作，发光二极管点亮。
4、抢答者在30S内进行抢答，抢答有效，如果30S定时到时，无抢答者，则本次抢答无效，系统短暂报警。
5、电源：
220V/50HZ的工频交流电供电；
（注：
直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）
6、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
发挥部分：
自行设计
二、提交成果：
1、设计报告
2、作品
3、电路原理图：
要求提交两份，一份为CAD/EDA软件绘制，另一份为手工绘制，图纸大小自定，但要符合标准，电路图绘制要规范。
三、设计进度：
1、时间：
三周
2、进度安排：
（1）第一周选题，熟悉题目，分析要求，查找资料，选择方案，优化方案，确定原理方框图，单元电路设计，选择元器件；
（2）第二周进行电路仿真，确定电路原理图，画出电路原理图，购买元器件，焊接电路；
（3）第三周电路调试，电路测试，绘制电路原理图，完成设计报告，答辩。
指导教师签字：
6、参考文献…………………………………………………………………………
摘要
随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。
抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。
因此抢答器是机关学校、电视台等单位开展智力竞赛活动必不可少的设备，通过抢答者的按键、数码显示等能准确、公正、直观地判断出优先抢答者。
此次设计采用了数字显示器直接指示，自动锁存显示结果，并自动复位的设计思想，由数字电路以及外围电路组成，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，采用74LS121单稳态芯片来实现报警信号的输出。
关键字：
抢答电路；
定时电路；
报警电路；
LED
1、实验目的
1、进一步深入理解《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》两门课程的内容；
2、能够综合运用所学知识，完成一个简单电子系统的设计；
3、学会使用相关工程软件进行电子线路辅助设计，掌握常用电子元器件的使用方法；
4、初步掌握电子系统设计的一般方法，具备一定的工程设计能力；
5、培养独立思考和独立解决问题的能力，培养科学精神和严谨的工作作风。
2、设计要求与内容
在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。
3、设计及原理
3.1总体方案设计
①本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。
在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。
同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
②当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。
③在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；
当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30秒倒计时，此时，若有组别抢答，显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”；
当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示灯灭表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。
、
图3-1总电路框图
3.2各模块设计方案及原理说明
3.2.1方案的选择：
3.2.1.1【方案一】
原理：
在选手抢答前，“清除/起始”开关S使基本RS触发器输出端Q为0，使集成8线-3线优先编码器禁止；
当主持人按下“清除/起始”开关S时，基本RS触发器输出端Q为1，与优先扩展输出端Yex共同作用，使集成8线-3线优先编码器选通输入端ST为0，允许编码，等待数据输入。
此时优先按动序号的组号立即通过编码器按BCD421码输出，经RS锁存器74LS279将该数码锁存到LED显示器上。
与此同时，Yex（引脚为14）由1翻转为0，与非门G1输出为1，选通输入端ST为1，编码器被禁止。
此外，在Yex由1翻转为0时，还驱动报警电路工作，发出声音。
方案一图示
3.2.1.2【方案二】
该方案即为笔者所采用的方案，它采用了74LS148来实现抢答器的选号，采用了74LS279芯片实现对号码的锁存，采用了74LS192实现十进制的减法计数，555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时。
3.2.2确定方案
在方案一中，主要多了一个基本RS触发器，以及相对的74LS148引脚与74LS279之间连线的相应改变，这又涉及到之后的提高方案中的连线的改变。
它有自身的优点，即基本RS触发器又相当一锁存器（74LS279），它可以对主持人的指令进行进一步的锁存，这样就可以增强它的抗干扰能力，但其线路过于复杂，由于方案二已能满足此次设计的要求，而且它的原理更简单易懂，直观明了，元件更少，连线更方便，且比较容易实现，所以最终选用了方案二。
3.3.1抢答电路
此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。
该电路主要完成两个功能：
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（显示电路采用七段数字数码显示管）；
二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。
工作过程：
开关S置于"
清除"
端时，RS触发器的R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端＝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，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外，CTR＝1，使74LS148优先编码工作标志端＝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的此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1，5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。
只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。
通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。
如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。
原理图如下：
图3-2抢答模块原理图
RS触发器：
1.保持状态。
当输入端接入==1的电平时，如果基本SR触发器现态=1、=0，则触发器次态=1、=0；
若基本SR触发器的现态=0、=1，则触发器次态=0、=1。
即==1时，触发器保持原状态不变。
2.置0状态。
当=1，=0时，如果基本SR触发器现态为=1、=0，因=0，会使=1，而=1与=1共同作用使端翻转为0；
如果基本SR触发器现态为=0、=1，同理会使=0，=1。
只要输入信号=1，=0，无论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为0态。
3.置1状态。
当=0、=1时，如果触发器现态为=0、=1，因=0，会使G1的输出端次态翻转为1，而=1和=1共同使G2的输出端=0；
同理当=1、=0，也会使触发器的次态输出为=1、=0；
只要=0、=1，无论触发器现态如何，均会将触发器置1。
4.不定状态。
当==0时，无论触发器的原状态如何，均会使=1，=1。
当脉冲去掉后，和同时恢复高电平后，触发器的新状态要看G1和G2两个门翻转速度快慢，所以称==0是不定状态，在实际电路中要避免此状态出现。
基本RS触发器的逻辑图、逻辑符号和波形图如图1-7所示。
（a）逻辑图（b）逻辑符号（c）波形图
图3-3基本SR触发器
输入
输出
1
X
表3-174LS148真值表
4LS148的输入端和输出端低电平有效。
~是输入信号，~为三位二进制编码输出信号，＝1时，编码器禁止编码，当＝0时，允许编码。
是技能输出端，只有在＝0，而~均无编码输入信号时为0。
为优先编码输出端，在＝0而~的其中之一有信号时，＝0。
~各输入端的优先顺序为：
级别最高，级别最低。
如果＝0（有信号），则其它输入端即使
有输入信号，均不起作用，此
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