八路抢答器实验报告.doc
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物理与电子信息工程系
数字电子设计报告
八路抢答器
姓名：
专业：
10通信工程
班级：
02班
学号：
同组人：
学校：
时间：
2012/6/18
八路抢答器
摘要
本文介绍了一种74系列常用结成电路设计的的数码显示抢答器的电路组成、设计思路及其功能。
该抢答器除了具备基本抢答器功能外，还具有定时、计时和警报功能。
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。
ABSTRACT
Describesacommon74seriesformingacircuitdesignofdigitaldisplaycircuitofvie,designideasandfeatures.Theviemustpossessbasicviefeature,alsohasatiming,timing,andalertingfunctions.Chairpersonsadoptedtimepresetswitchforpreemptiveanswertime,systemwillautomaticallycompletethecountdown.Ifpreemptiveanswerwithintheprescribedtime,thetimerwillautomaticallystop;ifnopreemptiveanswerwithinthetimestipulated,thenthesystembuzzersounding,promptedthefacilitatorpreemptiveanswerisnotvalidforthecurrentcycle,achievingalarmfunction.
前言
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。
过去在举行的各种竞赛中我们经常看到有抢答的环节，举办方多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。
人们于是开始寻求一种能不依人的主观意愿来判断的设备来规范比赛。
因此，为了克服这种现象的惯性发生人们利用各种资源和条件设计出很多的抢答器，从最初的简单抢答按钮，到后来的显示选手号的抢答器，再到现在的数显抢答器，其功能在一天的趋于完善不但可以用来倒计时抢答，还兼具报警，计分显示等等功能，有了这些更准确地仪器使得我们的竞赛变得更加精彩纷呈，也使比赛更突显其公平公正的原则。
今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精，人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能，使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来，避免不合理的现象发生。
但这种电路不易于扩展，而且当有更高要求是酒无法实现，例如参赛人数的增加。
随着数字电路的发展，数字抢答器诞生了，它易于扩展，可靠性好，集成度高，而且费用低，功能更加多样话，是一种高效能的产品。
而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件，或利用单片机技术进行设计，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片和555芯片，并通过划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了八路智力竞赛抢答器的设计。
目录
摘要
ABSTRACT
1引言……………………………………2页
1.1八路抢答器的摘要………………………………2页
2设计任务与要求………………………………2页
2.1设计任务…………………………………………2页
2.2功能要求…………………………………………2页
3方案…………………………………………3页
4电路设计……………………………………3页
4.1单元电路设计……………………………………3页
4.1.1抢答电路…………………………………………3页
4.1.2定时电路…………………………………………5页
4.1.3秒脉冲发生电路…………………………………7页
4.1.4警报电路…………………………………………8页
4.1.5控制电路…………………………………………8页
4.2总电路………………………………………………10页
5电路仿真…………………………………………12页
6元器件介绍………………………………………13页
6.1元件清单………………………………………………13页
6.2元件简介……………………………………………13页
7心得体会…………………………………………14页
8参考文献…………………………………………15页
第一章方案设计
1.1设计任务：
（1）八组参赛者在进行抢答时（用八个LED数码管）代表，当抢先者按下前面的按钮时，抢答器能够准确地判断出抢答者，并以声、光为标志。
（2）抢答器应具有锁存功能，某组抢答后能自动锁存其他各组进行抢答。
（3）抢答应该具有一个总开关。
（4）使抢答具有限时功能，时间到时应发出声响，同时，时间数据要用数码管显示出来。
（5）有选手抢答时时间停止，警报电路发出警报信号，以提示灯光为标志。
1.2功能要求
（1）设计一个智能竞赛抢答器，可同时供8名选手参赛，他们的标号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8.
（2）给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。
（3）抢答器具有数据锁存和显示功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示
为此，要锁存输入电路，禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
第二章系统的组成及工作原理
2.1系统的组成框图：
图2.1系统组成框图
2.2系统的工作原理：
定时抢答器的总体框图如下图2.2：
图2.2抢答器工作框图
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。
图2.2所示电路的工作过程是：
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单元电路设计
3.1.1抢答电路
该电路完成两个功能：
一是分辨出选手按键的先后并锁存电平信号，并通过译码显示电路显示编号；二是是其他选手的抢答信号处于无效状态。
该电路主要有八D锁存器74LS373、优先编码器74LS148七段译码器74LS48、74LS04、和七段数码管组成。
Dn
C
Qn
1
1
0
1
0
1
0
0
*
0
0
Q0
*
*
1
Z
74LS373八D锁存器引脚图和功能表图示
VccQ8D8D7Q7Q6D6D5Q5C
74LS373的功能表：
OC非Q1D1D2Q2Q3D3D4Q4GND
74LS373的引脚图
有功能表可以看出，74LS373只有当=0是才能完成数据传输货锁存功能，当=0且C=1时，74LS373输出随输入一起改变，当且C=0时，74LS373将C发生正跳变前芯片的输出锁存。
输入
输出
EI76543210
A2A1A0GSEO
1XXXXXXXX
011111111
00XXXXXXX
010XXXXXX
0110XXXXX
01110XXXX
011110XXX
0111110XX
01111110X
011111110
1*1*1*11
1*1*1*10
00001
00101
01001
01101
10001
10101
11001
11101
74LS148是8线-3线优先编码器，其功能是判断抢答选手的编号，并对编号进行编码。
其引脚图和功能表如下：
74LS148的功能表
74LS148的引脚图
七段显示译码器74LS48输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。
引脚图如下
为消隐输入端（低电平有效）/脉冲消隐输出端（低电平有效），为灯测试输入端（低电平有效），为脉冲消隐输入端（低电平有效），当时，a-g全为0，数码管显示全灭。
根据各个芯片功能，画出抢答电路，如图所示：
74LS48的引脚图
抢答电路的原理：
一开始，主持人开关置于0,74LS373处于锁存状态，任何选手抢答都无效。
此时74LS148的GS=1，EO=0，数码管灯全灭。
当主持人宣布开始工作时，开关置1，74LS373处于等待状态，当任意一个选手按下抢答按钮后，74LS373开始工作，此时Qn=Dn即与输入端对应的输出端为低电平，低电平经过74LS148编码后输出的是一组与输入对应的三位二进制代码，经反向后经过译码显示电路将对应的编号显示出来。
编码器74LS148工作时输出使能端EO为高电平，将其与开关
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