四路抢答器电路设计1.docx

1、四路抢答器电路设计1电 子 课 程 设 计题目：抢答器电路设计 系 别： 电气与电子工程系专 业： 自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 河南城建学院 2011年6月19日一、设计目的1、学习数字电路中的优先编码器、锁存器 、多谐振荡器、译码器、数据显示管 的综合应用。2、熟悉抢答器的工作原理3、了解数字系统设计，调试及故障排除方法。二、设计要求1、四组参赛者进行抢答，当抢答组按下抢答按钮时，抢答器能准确的判断 出抢答者。2、抢答器应具有互锁功能，及某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。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、

2、电路的总体结构1，方案比较 1、电路的总体原理框图 显示电路2，单元电路设计(1)抢答电路设计 设计电路如图2所示。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。 图2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（图中5号端）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），

3、74LS148的输出经RS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=101,经译码显示为“5”。此外，CTR，使74LS148 优先编码工作标志端（图中5号端），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，使优先编码工作标志端（图中5号端），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“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线3线优先编码器，表1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

4、，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3。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2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块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。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2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。

5、两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号图3四、 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，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 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，控制报警电路报警，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。（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

6、，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按键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。图53) 当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，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， A1，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

7、时到信号”为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q1，经 G3反相， A0，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。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。（3），元件选择 表1 序号 器件名称 数量 备注 1 74LS148 1

8、 优先编码器 2 74LS192 1 同步减法计数器 3 555定时器 2 连接成多谐振荡与秒时钟脉冲 4 74LS22 1 与非门 5 74LS04 1 非门 6 74LS08 1 与门 7 74LS48 2 译码器 8 74LS121 1 单稳态振荡器 9 开关按纽S 5 10 扬声器 1 11 BCD七段显示器 2共阴极 12 三极管 13DG12 13 电容 3， 14 电阻 1715发光二极管2 （4）整体电路（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，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，

9、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。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，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。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

10、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

11、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