八路智力抢答器课程设计.docx
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八路智力抢答器课程设计
数字抢答器电路设计
1.课程设计目的
1、培养同学对集成电路设计的动手能力。
2、掌握八路智力抢答器设计方法和工作原理。
2.课程设计任务和要求
2.1课程设计任务
⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，每组各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
设计的抢答器应该具有数据锁存和显示的功能。
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，同时蜂鸣器给出音响提示。
此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
在设计过程中还要给节目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。
这样就可以使第一个抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
2.2课程设计要求
⒈抢答器具有定时抢答的功能，必须在规定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。
2当第一个人回答错误，其他人还可以有机会继续抢答。
⒊如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
3.课程设计报告内容
3.1课程设计方案选择及说明
一个可容纳八组参赛的数字式抢答器电路应由显示译码器，开关，电源若干，优先器，锁存器，方波发生器，蜂鸣器等部分组成。
其整体电路框图如图3—1所示。
其工作原理它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能
4.单元电路设计方案和原理说明
⒈抢答器电路设计
其原理说明：
其工作原理是：
当主持人控制开关处于“清零”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q～1Q）全部为低电平。
于是74LS48的BI=0，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST=0，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。
当主持人将开关拨到“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，既抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存器后，CTR=1，BI=1，此时74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。
此外，CTR=1，使74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入
（1）、抢答电路的功能有两个：
一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。
（2）、选用优先编码器74LS148、RS锁存器、译码器7448组成抢答电路
（3）、抢答电路工作原理：
当控制开关置于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出Q4—Q1全为低电平。
此时7448的=0，显示器灭灯；74LS148选通输入=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。
当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS锁存后，Q1=1，=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，经7448驱动译码后，显示器显示数字5。
Q1=1使74LS148为高电平。
即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开后，74LS148的EX为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。
如图
（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图，
⒉定时电路设计
4LS48的7，6，2，3引脚接受来自74LS192的输出信号并把它译码显示在数码管上。
74LS192的9，10，11，15引脚完成时间设定功能，本设计要求定时30秒，所以把左边的芯片的1，15引脚接高电位，期于的全接低位，使的初始时间设定为30秒。
555芯片完成产生秒脉冲的功能。
工作过程为：
抢答开始前，74LS192的置数端为低电位，处于初始状态，数码管显示为30，5引脚接高电位。
抢答开始后，秒脉冲冲推动右边的芯片开始倒记时，同时右边芯片产生的信号做为左边芯片的CP信号推动左边的芯片倒记时，完成十进制的倒记时功能。
当有人抢答后1Q的输出为1，经过非门后变为0，通过与门屏蔽了秒信号，停止记时，完成显示抢答时间的功能。
当记到了30秒时，左边的芯片产生的定时到信号输出为低电位，也屏蔽了秒信号，使得数码管显示为00。
主持人设定抢答时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器74LS192进行设计，倒计时到零时，定时电路输出低电平有效的“定时到信号”。
如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。
同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。
⒊报警电路设计
由555定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中555构成多谐振荡器，振荡频率，其输出经三极管推动扬声器，PR为控制信号，当PR为
高电平时，多谐振荡器工作，反之电路停振其中555构成多谐振荡器，振荡频率为：
f0=1/（R1+2R2）*C*ln2=1.43/（R1+2R2）*C
其输出信号经三极管推动扬声器。
PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振不再工作。
。
如图（四）所示为八路智力竞赛抢答器的报警电路单元图。
4.控制电路设计
抢答器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，扬声器发声，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键时，扬声器发声，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，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。
根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。
5.1）74LS148的引脚图和逻辑功能表
2）74121的逻辑功能表和引脚图（代替74LS121）
3）74LS192的逻辑功能表和引脚图
M
4）元器件清单
序号
类型
数量
1
74LS279（RS锁存器）
1
2
74LS48（4线—7段译码驱动器）
3
3
74LS148（8线—3线优先编码器）
1
4
74LS192（十进制可逆计数器）
2
5
74LS121（单稳态触发器）
1
6
74LS00（二输入与非门）
2
7
74LS20（四输入与非门）
2
8
NE555
2
9
晶体管3DG130
1
10
七段数码管（共阴极）
1
11
B键（触发开关）
9
12
发光二极管
1
13
扬声器
1
14
B键（输入开关）
8
15
电阻（510Ω）
2
16
电阻（1KΩ）
2
17
电阻（10KΩ）
9
18
电阻（15KΩ）
2
19
电阻（68KΩ）
2
20
电容（0.01μF）
2
21
电容（0.1μF）
2
22
电容（10μF）
2
23
电容（100μF）
2
6.心得体会
通过这次的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：
与非门，555定时器和LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。
开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。
我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。
参考文献
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【2】王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）.高等教育.1999
【3】陈有卿.集成电路妙用巧用300例.人民邮电.1999
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【6】赵保终.中国集成电路大全（TTL集成电路）.国防工业
【7】周常森.电子电路计算机仿真技术.XX科学技出
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