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1、一设计题目2二设计要求2三设计方案2四、具体设计过程3(一)设计采用元件3（二）主要单元电路的设计31.抢答电路设计32.报警电路设计43.分数显示，预置、加减分数电路设计4五、主要元器件介绍6（1）74HC5736（2）74LS1487（3）数码显示译码器9（4）55511（5）74LS19013六、调试过程及问题14七、参考书目15八.电路总图16一设计题目 设计一个8路抢答器二设计要求 1给定的主要器件：74LS148 、74LS573 、555 、计数器2. 功能要求：设计一个智力竞赛抢答器，可同时共8名选手参加比赛，并具有定时抢答功能。具体功能要求如下： 基本功能： （1） 设计一个
2、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，（2） 主持人可以进行预置分数和加/减分控制。 （3） 抢答器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，同时扬声器给出音响提示。 三设计方案 多路智力竞赛抢答器的组成框 该设计抢答器的电路主要是由抢答开关电路、触发电路、触发锁存电路、编码器、七段显示译码器几部分构成。 工作原理为： 接通电源后，主持人将开关拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没
3、有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。 四、具体设计过程 (一)设计采用元件 集成电路 74ls190 x2 4511x3 74ls148x1 74ls573x1 555x1 电容 100uf x1 4.7uf x1 电阻 10K x9 15k x1 510x1 220k x1 180kx1 1kx3 其他 三极管X1 二极管X2 非门X2 LED数码管X3 导线若干 （二）主要单元
4、电路的设计1.抢答电路设计 抢答电路的功能有两个：分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按钮无效。用优先编码器74LS148和74HC573锁存器可实现上诉功能，其电路组成如下图：2.报警电路设计由555定时器和三极管构成的报警电路如下图所示。555构成单稳态触发器，当C2的正极电平由高变低时，会使555的3脚输出一个正脉冲，从而使三极管导通，蜂鸣器发声，发光二极管发光。其发光时间长短由R和C1控制。3.分数显示，预置、加减分数电路设计根据要求可知，分数显示要可以加减、预置分数。用74LS190构成的计数器可实现此功能，用一片190只能在09分范围内
5、加减，无实际意义，故采用两片190构成两位十进制加减计数器，分数可在099范围内加减。显示分数还是采用常用的CC4511驱动LED显示分数。其电路如下图此图为两组分数，8组则再需上图中的元件6套（按钮开关、二极管、电阻以及左边的那个非门不再需要）。在连接电路时，将各组对应的190的使能端（上图中的悬空端接到改组对应的抢答电路的573和148之间对应的线上即可。五、主要元器件介绍（1）74HC5731.真值表 ： DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXHZ这个就是真值表,表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。 每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表。 布尔逻辑比较简单
6、,在此不赘述; 2. 高阻态 就是输出既不是高电平,也不是低电平,而是高阻抗的状态;在这种状态下,可以 多个芯片并联输出;但是,这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态,否则会将芯 片烧毁; 高阻态的概念在RS232和RS422通讯中还可以用到。 3. 数据锁存 当输入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持; 这个概念在并行数据扩展中经常使用到。 4. 数据缓冲 加强驱动能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲的能力。 OE：output_enable,输出使能; LE：latch_enable,数据锁存使能,latch是锁存的意思; Dn：第n路输入
7、数据; On：第n路输出数据; 再看这个真值表,意思如下： 第四行：当OE1是,无论Dn、LE为何,输出端为高阻态; 第三行：当OE0、LE0时,输出端保持不变; 第二行第一行：当OE0、LE1时,输出端数据等于输入端数据;（2）74LS148在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。 74148是一个八线-三线优先级编码器。如图所示的是八线-三线编码器74148的惯用符号及管脚图引脚图。 74148优先编码器为16脚的集成芯
8、片，除电源脚VCC(16)和GND(8)外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。其中I0I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。 由74148真值表可列输出逻辑方程为： A2 = (I4+I5+I6+I7)IE A1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)IE A0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)IE 使能输出端OE的逻辑方程为： OE=I0I1I2I3I4I567IE 当使能输入IE=1时，禁止编码、输出(反码)： A2,A1,A0为全1。(如表5.1.2第一行所示。) 当使能输入
9、IE=0时，允许编码，在I0I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。 OE为使能输出端，它只在允许编码(IE=0)， 而本片又没有编码输入时为0。如表5.1.2中第二行所示)。 扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为： GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)IE GS为片优先编码输出端，它在允许编码(IE=0)，且有编码输入信号时为0(如表5.1.2中第三至第十行)；若允许编码而无编码输入信号时为1(如表5.1.2第二行)；在不允许编码(IE=1)时，它也为1(如表5.1.2第一行)。 GS = 0表示“电路工作，而且有
10、编码输入” 74148优先编码器真值表 （3）数码显示译码器 a、七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器，图65(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路，(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。一个LED数码管可用来显示一位09十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22.5V，每个发光二极管的点亮电流在510mA。LED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。b、BCD码七段译码驱动器 此类
11、译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CC4511（共阴）等，本实验系采用CC4511 BCD码锁存七段译码驱动器。驱动共阴极LED数码管。下图为CC4511引脚排列 图 CC4511引脚排列其中 A、B、C、D BCD码输入端 a、b、c、d、e、f、g 译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。 测试输入端，“0”时，译码输出全为“1” 消隐输入端，“0”时，译码输出全为“0” LE 锁定端，LE“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE0时的数值，LE0为正常译码。表62为CC4511功能表。CC4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与数码管笔
12、段之间串入限流电阻即可工作。译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。 表62输 入输 出LEDCBAabcdefg显示字形01111111010000000消隐0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁 存锁存（4）555 555的管教如下图 它是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5k的电阻而得名。此电路后来竟风靡世界。目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。 555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。两个比较器 C1和 C2各有一个
