目 录一、 设计任务与要求2二、 总体方案设计与论证3三、 部分电路工作原理4四、 总体电路设计51. 抢答器电路52. 定时电路83. 报警电路94. 时序控制电路9五、 实验器材清单10六、 总电路原理图10七、 课程设计总结11八、 参考文献12一、设计任务与要求 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，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示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4. 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声响，声响持续的时间0.5秒左右5. 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6. 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00二、总体方案设计与论证 如图所示为总体方框图。
其工作原理为：1.接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于静止状态，编号显示器和指示灯灭，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等候状态，此时额可以进行抢答2.抢答器完成，优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上，并且扬声器提示3.当一轮抢答结束后，定时器停止、禁止第二次抢答4.如果再次抢答必须由主持人操作“清除”和“开始”状态的开关，即需要主持人清零三、部分电路工作原理1.开关阵列电路 该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是8、1、2、6、7，即抢答着的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣布谁是优先抢答者）开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开2．触发锁存电路当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息同时为了防止其它开关随后触发而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁定若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效果3．数码显示器数码管通常有发光二极管（ LED ）数码管和液晶（ LCD ）数码管。
本设计提供的为 LED 数码管，如图4所示它显示最先抢答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者 LED显示器四、总体电路设计1.抢答器电路抢答器电路如图所示该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出,,经RS锁存后,2Q=1,,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”此外，2Q＝１，使74LS148的＝１，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的此时由于仍有2Q＝１，使＝１，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开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答若按下S0，经RS锁存器后，1Q=1，74LS148的输出,,经RS锁存后,2Q=1,,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。
保证抢答者的优先性与上述类似①优先判决器优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端，选通输出端和扩展端其功能表如表2所示从功能表中可以看出当＝“0”时，编码器工作，而当＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且端和端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效优先编码器74LS148功能表②锁存器SR锁存器是该设计中保证多个开关先后触发而不发生紊乱的重要部分用与非门组成的SR锁存器的特性表 Q11001111010101111001101100010011③译码器设计中选用的译码器型号是74LS48（共阴），其引脚排列如图所示，其中、、、— BCD码输入端，、、、、、、— 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管 — 测灯输入端，＝“0”时，译码输出全为“1”，数码管七段同时电亮，以检查数码管各段能否正常发光— 灭灯输入端，＝“0”时，译码输出全为“0” 作为输出端使用时，称灭“0”输出端，在A=B=C=D=0时，而且 =0时，才会输出低电平，表示译码器把不希望显示的零熄灭了。
—熄零输入端用来熄灭不希望显示的零74LS48的引脚排列图④数码显示器LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳管在此只对共阴管作介绍，其电路和出线形式的引出脚如图7所示一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mALED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力 LED数码管2.定时电路由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，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的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计 3.报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋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。
4.时序控制电路时序控制电路功能：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，扬声器发声，同时抢答器和定时电路停止工作五、实验器材清单1. 数字实验箱2. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片3. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ 1只， 68kΩ l只.4. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只 5. 三极管 3DG12 1只六.总电路原理图七．课程设计总结在这周我们学会了很多特别是课堂上学不到东西在这里我们第一次真正的把学的东西转变成了电子产品知道了团队合精神的重要性，第一次知道了手中的电烙铁，手中的导线是有生命的 通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的新认识，温习了以前学的知识，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，但是通过一些资料又重新的温习了一下数字电路部分的内容。
在这次设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学 在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益 八、参考文献1、欧阳星明主编.数字逻辑（第二版）.武汉：华中理工大学出版社，20052、康华光等编.电子技术基础--数字部分（第四版）.北京:高等教育出版社，20003、阎石等编.数字电子技术基础（第四版）.北京:高等教育出版社，19984、秦增煌等编.电工学（第七版上下）.北京:高等教育出版社，20095、胡国庆等编.电工电子实践教程.北京:清华大学出版社，20076、彭华林等编. 数字电子技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年 7、金唯香等编. 电子测试技术. 长沙：湖南大学出版社，2004年8、侯建军. 数字电路实验一体化教程. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年9、李士雄.数字集成电子技术教程，北京，高等教育出版社，1993年14。