四路抢答器设计报告Word下载.docx
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3、抢答器应具有限时功能，及限制抢答时间、答题时间等，要求显示时间
数据。
4、系统具有一个总的复位开关。
三、电路的总体结构
1，方案比较
一，方案一
1、电路的总体原理框图
抢答电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297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。
定时电路原理及设计：
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和1个7段数码管即相关电路组成。
具体电路如图所示。
一块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，同时以后选手抢答无效。
结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脉冲。
二，方案二
抢答电路：
使用74ls175作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74ls175立即被锁存，这时抢答无效，使用74ls148作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者的编号。
主持人电路：
；
利用74ls190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74ls190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开始倒计时，，并通过74ls48编码器将即时时间进行编码，并送到7段共阴数码管，显示此时的时间。
假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，停止倒计时。
方案更加简洁,易行而且使用到的元器件也都是我们常用到的一些元件，比如，555，74ls148以及开关电容电阻与方案二比较闲的更简单明了。
这里我们选择方案一
2，单元电路设计
（1）抢答电路设计
设计电路如图所示。
电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。
工作过程：
开关S接地端时，74LS279D输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝0，使之处于工作状态。
当开关S置于key=space时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下第四个开关时），74LS148的输出经74LS279锁存后，CTR=1,RBO（图中4端）=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=100,经译码显示为“4”。
此外，CTR＝１，使74LS148优先编码工作标志端（图中5号端）＝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（图中5号端）＝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开关重新置地端然后再进行下一轮抢答。
74LS148为8线－3线优先编码器，下表为其功能表。
（2）定时电路设计
节目主持人根据抢答器的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
具体电路如图。
原理及设计：
按键弹起来后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有同学抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
（3）时序控制电路设计
时序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按键时，抢答电路和定时电路停止工作。
3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，定时和定时电路停止工作。
根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如（图5）所示。
图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端。
图11、4的工作原理是：
主持人控制开关从"
清除"
位置拨到"
开始"
位置时，来自于（图2）中的74LS279的输出1Q=0，经G3反相，A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。
同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为1，门G2的输出=0，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。
当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经G3反相，A＝0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；
同时，门G2的输出=1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。
当定时时间到时，则“定时到信号”为0，=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。
同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现（功能3）的要求。
（3），元件选择
序号
器件名称
数量
备注
1
74LS148
优先编码器
2
74LS192
同步减法计数器
3
555定时器
1
连接成多谐振荡与秒时钟脉冲
4
74LS22
与非门
5
74LS04
非门
6
74LS08
与门
7
74LS48
译码器
8
开关按纽S
9
BCD七段显示器
2
共阴极
10
电容
3
，
11
电阻
17
12
发光二极管
（4）整体电路
见附图
（5）抢答器工作原理
抢答电路：
使用74ls279作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74ls279立即被锁存，这时抢答无效，使用74ls148作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者的编号。
利用74ls192计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74ls192被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开始倒计时，，并通过74ls48编码器将即时时间进行编码，并送到7段共阴数码管，显示此时的时间。
（6）主要元件功能介绍
一、74LS148功能介绍
在优先编码器电路中，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。
在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。
74148是一个八线-三线优先级编码器。
如图所示的是八线-三线编码器74148的管脚图引脚图。
图6
二、74LS192功能介绍
74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。
CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
LD为预置输入控制端，异步预置。
CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出。
BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
图7
3，74LS48引脚图及功能表
74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应用技术等资料。
<
74ls48引脚图>
74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
H
0000
x
0001
0010
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
1000
1001
10
1010
11
1011
12
1100
13
1101
14
1110
15
1111
BI
xxxx
L
4,74LS279功能
74LS279就是4R-S触发器，每片上有四路R-S触发器。
每路R-S触发器有R和S两个输入和一个输出端Q。
当S输入低电平（0）时，输出Q为低电平（0）；
当S输入高电平
（1）时，如果R输入低电平（0），则Q为高电平
（1）；
当S输入高电平
（1）时，如果R输入低电平
（1），则Q保持不变。
如下图——
5，555的工作原理
它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为
和
。
C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过
时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；
当输入信号自2脚输入并低于
时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接
Vco是控制电压端（5脚），平时输出
作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01
的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.
（3）555电路的引脚功能
触发
阈值
复位
IS
放电端
>
导通
原状态
×
截止
四，实验困难问题及解决措施
1、由总电路可以看到，本次课程设计的接线十分之多，因为在接线时要十分细心，如果不小心就会接错。
在实验设计实体连接的过程中，每一步都小心翼翼地做。
一条线接错或者一条线在过程中不小心被动到，都有可能让整个电路没有反应，所以每一步都必须要小心，没有人希望重新连接一次，器件和线路实在是多，最好能够先把电路划分清晰，就是尽量明显的把个各块独立的电路组成部分分开得明显些，这样就算接错了也可以大概检查各块输出就知道哪里出问题，减少检查的范围和数量，更省时省力。
2实验时要注意74系列要接入电源，因为在实验中，我曾经忘记了接电源。
使得抢答器的显示灯无法正常显示。
在接线时，要看清楚管脚是16个脚还是14个脚，如果是16脚的，一定要接入电源。
电源跟地一定要接对，有一次因为接错地很电源，浪费了半个钟头。
3、LED显示灯接7448驱动时一定要记得先测量其电压，如果发热很快，就应该接上电阻，如果没有接上电阻，会使器件烧坏。
如果发现允许可以不接电阻，就不接，
4.555脉冲源时应该用LED灯作显示，、测试脉冲信号输出输入情况，电阻在接入前要测试保证其可以正常工作。
最好就是把输出接在LED灯上，一直接线，。
一直观察它的灯亮情况，直到它会正常闪烁为止。
说明脉冲源正常工作。
5.仿真测试必须与实际相符，可以保证测试出来的是正确的结果，测试正确之后便可以无后顾之忧地做电路图，让设计更加顺利。
不宜在此工作花费太多时间容易影响接下来做设计的情绪。
五，实验参考文献
【1】阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社
【2】吕思忠，《数子电路实验与课程设计》哈尔滨工业大学出版社
【3】郑家龙，《集成电子技术基础教程》高等教育出版社
【4】高吉祥《电子技术基础实验与课程设计》电子工业出版社
【5】《数字电路应用300例》中国电力出版社
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