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1、电科二班电科二班 李文阳李文阳 3120504036课设题目：八课设题目：八 路路 抢抢 答答 器器第一章 设计要求1.11.1 基本要求基本要求（1） 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮S0 S7 表示。（2） 设置一个系统清除和抢答控制开关 S，该开关由主持人控制。（3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 1.21.2 提高要求提高要求（1） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如 30 秒）。当主持
2、人启动“开始“键后，定时器进行减计时。同时扬声器发出短暂的响声，响声持续 0.5 秒左右。发光二极管灯亮。（2） 参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。（3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并 禁止抢答，定时显示器上显示 00。（4） 按钮到控制中心的距离为 20M。第二章 系统的工作原理系统的工作原理：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
3、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、（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。第三章第三章 电路设计方案设计方案设计该方案即为笔者所采用的方案，它采用了 74LS148 来实现抢答器的选号，采用了 74LS279 芯片实现对号码的锁存，采用了 74LS192实现十进制的减法计数，555 芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时，采用了 74LS121 单稳态芯片来实现报警信号的输出。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
5、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 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、I
6、6、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
7、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。3.2.2 定时电路的设计定时电路的设计74LS48 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
8、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。图ABCDE FGABCDE FGA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14354RBILTU3 74LS247DBI/RBOA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14354RBILTU4 74LS247DBI/RBOA15B1C
9、10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U5 74LS192DA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7LOAD11BO13CO12CLR14DOWN4U6 74LS192D5VVCCU71DIS7OUT3RST48THR6CON5TRI2GNDVCC555_VIRTUAL21 174LS04D12131274LS15D&R1 15kohmR2 68kohm10uFC20.1uFBus1QBusR3 10kohm3.2 .2 定时电路第四章 设计总结本次电子课程设计实习将理论与实践有机地结合，既考查了同学对理论知识的掌握程度，由反映了实际动
10、手能力，更主要的是考查了同学对知识的综合运用以及创新设计思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。针对课设题目八路抢答器，一开始还没有头绪，不会运用所学知识进行有效设计，但通过上网查阅各种类似的设计，去图书馆翻阅相关设计书籍，查阅所提供的芯片功能，确定基本设计方案，又通过仿真验证试验方案的可实行性，虽说比较烦杂但却对设计一个电路有了基本的经验。同时也使自己认识到：1、设计思路是整个设计的灵魂拿下每个课题能有一个非常清晰的设计思路是至关重要的。只有对课题的充分理解，对各种器件的熟练掌握，勾画出基本的设计图是成功的关键， ，必须多花时间在设计上才能为后续工作提供更扎实的基础。翻阅各种资料，上
11、网查询填补所需知识的空白是必要的。2、建议设计的作品主要是用 74 系列集成芯片来完成的，可以考虑用其他的芯片完成，也可以用焊接实物来验证。3、不足实验效率低，许多原件功能不清楚。总之，在设计过程中学到了许多。作为现代的大学生，如果仅停留在以往的层次上，是远远跟不上时代的步伐，也无法使自己立足在竞争如此激烈的社会里，通过此次实习，看到了自己的水平和差距，学要在今后的学习中又进一步的提高。参考文献【1】钱培怡.电子电路实验及课程设计.西安电子科技大学出版社.1992【2】王毓银.数字电路逻辑设计（第三版）.高等教育出版社.1999【3】陈有卿.集成电路妙用巧用 300 例.人民邮电出版社.199
12、9【4】谢自美.电子线路设计实验测试.华中科技大学出版社.2000【5】高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社.2002【6】赵保终.中国集成电路大全（TTL 集成电路）.国防工业出版社【7】周常森.电子电路计算机仿真技术.山东科学技出版社【8】http:/附录一：元件清单附录一：元件清单序号类型数量174LS279（RS 锁存器）1274LS48（4 线7 段译码驱动器）3374LS148（8 线3 线优先编码器）1474LS192（十进制可逆计数器）2574LS121（单稳态触发器）1674LS00（二输入与非门）2774LS20（四输入与非门）28NE55529晶体管 3DG
13、130110七段数码管（共阴极）111B 键（触发开关）912发光二极管113扬声器114B 键（输入开关）815电阻（510）216电阻（1K）217电阻（10K）918电阻（15K）219电阻（68K）220电容（0.01F） 221电容（0.1F）222电容（10F）223电容（100F）2附录二：附录二：74LS148 的引脚图和逻辑功能表的引脚图和逻辑功能表附录三附录三：74121 的逻辑功能表和引脚图（代替的逻辑功能表和引脚图（代替 74LS121）附录四：附录四： 74LS279 的逻辑功能表和引脚图的逻辑功能表和引脚图附录五：附录五： 74LS192 的逻辑功能表和引脚图的逻辑功能表和引脚图74LS192 芯片的引脚图
