利用74LS175制作的八路抢答器.docx

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利用74LS175制作的八路抢答器

电子课程设计报告

题目名称：

八路抢答器设计

姓名：

专业：

班级学号：

同组人：

指导教师：

航空大学计算机学院

2008年06月26日

摘要

在市场上可能有很多的八路数显智力竞赛抢答器，但是本论文将提供一种新的八路数显智力竞赛抢答器设计方案，设置复位标志位便于区分不同原因引发的复位,作为一种新技术被越来越多的新型单片机所采纳。

但本论文中的八路数显智力竞赛抢答器只是利用到最基本的复位方式。

经过考虑我们选择了74LS175芯片做八路抢答器。

它的俗名是4D触发器。

选择它是因为它具有D触发器的性质，有存储功能。

本设计主要考虑了该芯片经CP脉冲，在不同的情况下对它有维持阻塞作用。

在设计方案中。

要设计八路抢答器，我们就选择了两个784LS175的芯片，因为每个芯片有四路。

本抢答器拥有复位清零作用。

并且有数码管显示选手的。

方便。

关键字：

I.抢答器…II.维持阻塞…III.存储功能，IV优先编码。

摘要…………………………………………….……………………..….2

.

前言…………………………………………………………………….....4

第一章抢答器的概述………………………………………………..…5

1.1设计要求……………………………………………………….5

1.2抢答器的用途及要求…………………………………………......5

第二章电路设计原理及单元模块…………………………………..…5

2.174LS175的功能表部结构及管脚图………………………....5

2.2完成抢答器的置位及指示电路及其原理………………………..7

2.3阻塞电路及其原理…………………………………………….….9

2.4时钟脉冲的控制及其原理……………………………………….11

2.5电路设计总原理图………………………………………………12

第三章安装与调试……………………………………………………13

3.1电路的安装调试…………………………………………………13

3.2电路的测试……………………………………………................13

第四章实验结论………………………………………………………14

参考文献…………………………………………………………………15

附录………………………………………………………………….…..15

前言

智力竞赛是一种能锻炼人的头脑开发人的IQ的一种大众化游戏，也起到娱乐的作用。

现在智力竞赛越来越被多数人喜爱和娱乐，像中央卫视的三星智力快车、金苹果、幸运50等等多档智力竞赛节目都拥有大批的忠实观众。

而且国外各地电视台、工厂、学校等单位也会常常举办类似的智力竞赛活动，然而智力竞赛抢答器是必要设备。

在以前没有抢答器的时候，人们就举手来抢答。

这样就不能够准确的判断哪个首先举手。

因此产生矛盾。

然后出现了一些机械似的抢答器，但是准确度都不高，而且又太贵，现在用的是电子产品，精确度大大的提高了，而且有的可调精确度。

74LS175四D触发器进行改进，从而设计出了本次实验的不露抢答器。

本次设计包括三部分组成I：

置位及指示电路，II阻塞电路，III时钟脉冲源。

在没有CP脉冲的情况下可以自己制作CP脉冲，而且精确性可以调到非常非常精确，扩展空间非常广，可以是八路，十几路，甚至几十路，几百路抢答，其变化莫测。

而且所用设备简单，仪器少，成本少，能力大等特点。

工作原理简单、清晰，明了，很适合初学者使用。

第一章抢答器概述

1.1抢答器的设计要求

利用数字电路设计——八路抢答器，要求允许八路参加，并具有锁定功能，用LED实现最先抢答的队，系统设置外部清零键，按动清零键，LED显示器自动清零灭灯。

1.2抢答器的用途及要求

在我们玩游戏或者参加活动的时候，我们经常碰到抢答的问题，因此我们就用到了抢答器来解决这个问题，抢答器要求我们在多数人抢答的情况下，通过抢答器来判断谁先抢答，谁先按钮，以此而达到公平的原则。

因此我们在做抢答器的时候，我们就要设计出能判别谁先抢到的功能，所设电路模块如下示意图

图1.2八路抢答器模块化

第二章电路设计原理及单元模块

2.174LS175的功能表部结构及管脚图

74LS175的部结构，和管脚图和其功能表如下

图2.1

（1）74SL175部结构和管脚图

其中RD复位（清0端）接地，D1，D2，D3，D4分别是输入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分别位输出端。

CP是脉冲输入端。

图2.1

（2）74LS175的功能表

L代表低电平，H代表高电平

2.2、完成抢答的置位及指示电路

因为74LS175是由四个D触发器组成的，所以他具有D触发器的存储龚能，功能也差不多。

图2.2抢答器的置位及指示电路

该电路采用四D触发器74LS175作为抢答器置位及指示灯驱动器，它具有异步置0端CLR和时钟脉冲端CP。

k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8。

为八路抢答器开关，分别由八个抢答者控制，S是复位键（清0端）D1-D8分别是触发器的置位数据输入端，Q1到Q8分别是数据输出端，还有LED显示是那位先抢到。

由主持人宣布抢答开始时，主持人按下S键。

74LS175的输出Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8全部为0.此时LED不亮。

宣布抢答开始后，参赛者按下抢答器，此时开关K与+5V点位接触，对应的四触发器的输入就为“1”当有CP脉冲上升沿到来时是四D触发器的输出置位“1”状态，此时高电平驱动器LED显示亮。

此时只要有CP脉冲上升沿送入，有几个开关按下，就有几个灯被点亮，所以我们则需要改进，我们为了显而易见，我们用了LED数码管。

通过13个二极管。

把选手之间的关系完全隔阂起来，使之不相互影响。

二极管正向导通，反向截止，就是用了这个功能，把它们接到4D触发器的输出端。

这样就可以在LED上显而易见的看到是那位选手首先按下开关。

不过，当有很多位按下时，只有有CP脉冲的上升沿脉冲不断进入的4D触发器，则会出错。

因此要改进。

那么怎样控制CP脉冲。

因此就我们设计了个阻塞电路。

2.3阻塞电路

有人抢答后，电路应该不再接受其他抢答信号，后抢答者无效，电路应该锁住其他7为抢答者的电路，其阻塞电路如下图。

图2.3阻塞电路

F2可以用双4输入与非门74LS20，与非门3为CP脉冲的闸门开关。

当无人抢答，且Q1,Q2，Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8。

全部为“0”,

1到

8都为1，在通过两个四与非门则变成了0，然后再把两者与非，就变成了1，在通过它与ＣＰ脉冲与非，这样ＣＰ脉冲就送到４Ｄ触发器使之工作。

当主持人宣布抢答开始后。

首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的Ｑ变成１，使得LED数码管显示出该组成员的。

同时对应的

变成0，通过4与非门从而把1送出。

再分别经过非门，然后把2个通过非门的值经过二与非门此时值变为1.在把该值通过一个非门从而变成了0，而0与CP脉冲经过与非就变成了一个恒定值了，所以此时没有上升沿的时钟了，所以再连接74LS175.从而锁定了该电路。

由于该过程非常短暂，远远超过人的大脑的反应时间，所以首先抢答者按到键则立即锁定，其他人就被锁住了，因此达到抢答的功能，当主持人按下复位键时，根据四D触发器的功能表知道，它的输出全都变成0了，以此从而又会变成有CP脉冲经过四D触发器，抢答者又可以重新抢答了。

2.4时钟脉冲

该脉冲源用于为4D触发器提供连续的出发脉冲，由于实验室有条件，则不需要CP脉冲的发生器，但可以调节CP脉冲的频率，频率越高，则该八路抢答器精确度越高，在实验室我们选择了1MHZ。

从而使得该八路抢答器的精确度极高，有条件还可以换成别的更高频率。

所以该设备有者无穷的改进前景，随着科学的发展，它可以变得非常非常精确。

设计该电路所需要的仪器非常简单，而且便宜，仪器也少。

成本非常低，有很高的商业价值，具有很强的市场竞争力，不会淘汰，制造起来也非常简单，方便。

因为它可以不断的更新，使用起来也非常方便。

符合了现在的市场要求和经济效益。

2.5电路设计总原理图

在经过思考和对比之后，设计出了如图4.5

（1）所示的八路抢答器电路：

图4.5

（1）八路抢答器总设计图

3.1调试过程

用数字万用表测试完所有电线，初步完成设计电路的连接后，开始进行调试：

3.2测试结果

按照电路设计图（图4.5

（1））将所有的器件连接入电路，此时使CP脉冲指向最大1MHZ。

此时则精确到0.000001S。

检查无误后接通电源开始进行测试：

（1）测试设计电路是否会使得八路抢答器按下多路，而只显示其中最快按下的那路。

开关开始都是打向低电平，同时按下多路开关，使其指向高电平，数码管上符合最开始指向高电平的那组编号。

而且如果首先按下一个开关的话，数码管上就显示该路编号，再按下其他任意一组或几组都没有反应，因此符合抢答器的要求，只能显示一组的编号。

（2）测试设计电路的是否有清0键，

在前面

（1）的基础上，数码管显示了按下开关的编号，此时，把开关都指向低电平，此时数码管上还是显示首先按下的那路编号，此时按下清0键，数码管上则没有显示了，变成0了，说明电路完全正确。

通过上面2个测试，可以得出本次课程设计的设计电路是准确的，而且在实验过程中电路的搭建也是正确的。

第四章结论

在这次的数字逻辑课程设计中，成功地，仅利用了四D触发器具有存储功能，从而达到了保证八路抢答器的目的。

使得有记忆功能，并对该电路有清“0”功能。

这种八路抢答器的组成原理简单易懂，只要知道D触发器的功能，就能利用4D触发器，两个就变成了八D触发器，从而组成八路抢答器，如果想要变成12路的话，则需要3个74LS175原件也就是3个4D触发器，所以此项抢答器具有无限升级的空间。

具有相关基础知识的人都可以按照电路设计图进行该八路抢答器的组建；而且构造这种八路抢答器的原件基本属于常用零件，所需数量也比较少，也就是说，组合一个这样的八路抢答器所需的成本比较低而且耗时比较少，再者，按电路图谁都会做八路抢答器，但是如果要设计的话，就比较难了，所以这对与厂家来所可以说得上具有很强的竞争力，只有厂家才能制作出来。

物美价廉，符合了现在的市场要求和经济效益。

参考文献

[1]焕英。

数字电路与逻辑设计实训教程.科学2006

[2]王国强，艳红.现代数字逻辑电路试验指导.电子工业.2003.6

[3]毛法尧.数字逻辑高等教育.2008

[4]珂嵩.电子技术实践（三）脉冲与数字电路实验指导书.航空大学电子信息工程学院实验实践中心.2008.

[5]南新志，计训.模拟电路与数字电路.经济科学.2000

二、附录

四D触发器

74LS175管脚图

二四输入与非门

74LS20

八路抢答器电路设计图

本设计器件清单有

芯片74LS1752个

74LS201个

74LS001个

74LS041个

二极管1N400413个