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1、数电课程设计题目名称 8 路数字抢答器 专业班级 通信工程二班 学 号2009501502 学生姓名 高星 指导教师 刘奇能老师 摘要-3前言-4第一章 设计要求 -51.1 基本要求 -51.2 扩展内容-5第二章 系统的组成及工作原理-62.1 系统的组成框图-62.2 系统的工作原理-6第三章 电路设计-73.1 单元电路设计-73.2.1 抢答电路的设计-83.2.2 报警电路的设计 -83.2.3 时序电路的设计-83.2.4 加法电路的设计-93、2 总体方案-10第四章 电路实验与调试-114.1 焊接-154.2 调试中出现的问题及解决-15第五章 设计总结-15参考文献-15
2、附录（元件清单）-17摘 要介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用 74 系列常用集成电路进行设计。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有报警功能。主持人按下开始键以后，蜂鸣器发出声音报警，同样，当第一个选手按下抢答键以后也能发出声音。 该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用 74LS148 来实现 抢答器的选号，采用 74LS279 芯片实现对号码的锁存，采用 555 芯片产生秒脉 冲信号来实现定时，采用 74LS121 单稳态芯片来实现报警信号的输出。定时抢 答器的工作过程是：接通电源时，主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处 于禁止工作状态，编号显示器灭灯；
3、抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开 始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以 下工作：（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存， 然后由译码显示电路显示编号；（2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意； （3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答； （4）当选手将问题回答完毕，主持人操作计分开关，计分电路采用十进制加/ 减计数器、数码管显示。本轮抢答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到 禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 通过课程设计提高和巩固了所学的专业知识，以及知识的综合应用和焊接 技术。关键词关键词: 抢答器 编码
4、译码 定时 报警前 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
5、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
6、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。第一章 设计要求1.1 设计目的设计目的通过课程设计，对数字逻辑的基本内容有进一步的了解，特别是时序逻辑 电路的设计。能把上学期学到的数字逻辑理论知识进行实践，操作。在提高动 手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。 而且在进行电路设计的时候遇到问题，通过独立的思考有利于提高解决问题的 能力。在经过课程设计后，更明白数字逻辑电路设计的一般方法，以及在遇到 困难怎么排除问题。1.21.2 基本要求基本要求 （1）设计一个可容纳 8 组参赛
7、的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 （2）抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 （3）设置一个主持人“复位”按钮。 （4）主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由指示灯显示抢 答组的编号，同时扬声器发出 23 秒的音响。1.3 选做扩展功能：设置一个计分电路，每组开始预制 100 分，由主持人计分，答对一次加 10 分，答错一 次减 10 分。1、4 单元电路设计：（1）抢答电路 抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。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，供译码显示电路用；二 是
8、要使其他选手的按键操作无效。 （2）控制电路 控制电路主要完成以下功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，控制扬声器发 声，使抢答电路进入正常抢答工作状态；当参赛选手按动抢答键时，让扬声器发声，并使 抢答电路停止工作。（3）报警电路 可以用 555 构成的多谐振荡器推动扬声器发声。 （4）计分电路 计分电路与主电路相互独立，由主持人控制进行加、减计数。第二章 系统的组成及工作原理2.1.1 系统的工作原理：系统的工作原理：定时抢答器的总体框图如图 1 所示，它由主体电路和扩展电路两部分构成，主体电路 完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能 封锁输入电路
9、，禁止其他选手抢答。扩展电路完成各选手的得分显示功能。 定时抢答器的工作过程是：接通电源时，主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处 于禁止工作状态，编号显示器灭灯；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置， 扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：（1）优先编码 器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号； （2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁， 避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，主持人操作计分开关，计分电 路采用十进制加/减计数器、数码管显示。本轮抢答完毕，主持人操作
10、控制开关，使系统回 复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。第三章第三章 电路设计3.1 单元电路设计单元电路设计3.1.1 抢答电路的设计抢答电路的设计抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码 74LS148 和 RS 锁存器 74LS279 可以完成上述功能，其电路组成如图 3-1所示：图 3.2.1 抢答电路其工作原理是：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（4Q1Q）全部为低电平。于是 74LS48 的 BI=0，显示器灭灯；74LS148 的选通输入端
11、 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。当按下的键松开后，74LS148 的 YEX高电平，但由于 CTR维持高电平不变，所以 74LS148 仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号仍不会被接受。这就保证了抢答者的优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关 S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。3.1.2 报警电路的设计报警电路的设计由 555 定时器和三极管构成的报警电路如图 3-3 所示：U11DIS7OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCC555_VIRTUALR115kohmC1 0.1uFR3 68kohm5VVCCR2510ohmR41kohmQ1 BJT_
