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1、 数字电子技术课程设计题 目： 六路抢答器 专 业： 电子信息工程 班 级： 103 姓 名： 赖建鑫 学号： 20 指导老师： 张雨沐 小组成员： 赖建鑫 谢伟颖 陈焱琳 成 绩： 摘 要本文介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能。该电路采用74系列常用集成电路进行设计。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存
2、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。扩展方面采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能(试验中)。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: 抢答器 编码器 锁存器 译码器 计数器 目 录引 言- 4 -1设计要求- 5 -1.1基本要求- 5 -1.2设计扩展- 5 -2设计内容- 6 -2.1总体设计方案方框图：- 6 -2.2抢答单元电路设计- 6 -2.3工作过程- 9 -2.4 元器件清单- 11 -3 测试结果及分析：- 12 -3.1 调试阶段- 12
3、 -4 总结与体会：- 12 -参考文献- 15 -引 言如今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，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，计分显示等等功能，
4、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，本次设计主要利用常见的74LS系列集成电路芯片，并通过
5、划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成了六路智力竞赛抢答器的设计。1设计要求1.1基本要求（1）抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，设置六个抢答按键。（2）设置一个系统清除和抢答控制开关，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，指示灯点亮提示，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。1.2设计扩展（1）抢答器具有定时抢答功能，当主持人启动开始键后谁抢到了蜂鸣器就发出响声。（2）参赛选手进行抢答，显示器上显示选手的编号，并保持到主持人将系统清除为止。2设计内容2.1总体设计方案方框图：图1
6、六路抢答器设计框图如图所示电路为主体抢答电路部分。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。电路的工作过程是：接通电源后，主持人将控制开关“清零” ，此时抢答器可抢答，抢答器处于工作状态，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）蜂鸣器发生；（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；。2.2抢答单元电路设计 编码电路主要用来接收开关电路送来的抢
7、答信号，并对它进行编码，其主要由74LS148编码器完成。74LS148的引脚图如下图所示，真值表中1代表高电平，0代表低电平，X代表任意 （图2 74LS148的引脚）（图3 74LS148的真值表）设计电路如图4所示，图3为74LS148的逻辑状态图和真值表，图4为74LS279功能图，图5为计时电路。电路选用一片8 线3 线优先编码器74LS148；和一片四图腾R_S锁存器74LS279；以及一片BCD七段译码器74ls48。该电路主要完成两个功能：一、分辨选手按键的先后，并锁住选手按键后的编号显示，对应的数码管的显示。二是禁止其他选手按键。 （图4 74LS279功能图） （图5 74
8、LS48功能图）2.3工作过程该6路竞赛抢答器，每组受控于一个抢答按键开关，低电平表示抢答有效。设置主持人控制复位按键，用于控制整个系统清零和抢答有效开始控制的启动。每按下一次复位，使74LS279锁存器的所有R为低电平清零，若组别按键开关一个都没有按下去，则表示各选手都在准备当中，此时输出端为低电平。按下复位时，74LS279锁存器的控制端4Q为高电平，若组别按键开关有两个以上，只优先选择，显示器只显示优先选择的编号。图6 抢答电路图其工作原理是：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；74LS14
9、8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、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
10、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（图7 实物图）2.4 元器件清单表1 元器件清单1、电阻 10K 一包2、74LS148 3、74LS279 74ls48 数码管 各两个4、按键若干5、飞线若干6、LED灯若干7、排针若干8、蜂鸣器 一个9、电源3 测试结果及分析：3.1 调试阶段首先是调试抢答电路部分，当我们从仿真软件画出电路图，要动手焊接的时候，我们在电子楼数电实验室进行了实验，第一
11、次做的时候没有效果，实物图没有连接出来，连接出来也没有显示我们想要的功能，第一个问题是：数码管出现乱码，不能正确显示抢答者的编号。我们通过咨询老师才得知，我们在74LS148的第五个端口接错了，我们应该给低电平的，我们却给了高电平。第二个问题是：芯片74LS279的R非端，我们应该给低电平的，这样的目的在于，支持人能够清零，每次抢答一次都可以控制其他选手不能第二次抢答。对于上面两个问题，我们咨询了，在老师的帮助下，我们实现了整个电路的抢答功能。接着第三个问题是：如何对抢答者的编号的锁存？我们也是通过咨询老师和网上查找资料解决的.4 总结与体会：我们的作品是六路抢答器，刚开始我们进行的第一步是直
12、接在网上找了一些电路图，对自己没有要求，也没有自己动手画过，但是经过网上摘抄之后，发现别人的还是别人的，我们只是在仿照别人在做。最后我们决定自己画个六路抢答器的电路图，首先我们要的功能是抢答和计时器。由这两部分组成，第一我们要做的是仿真实验。第二我们要做的是在数字电子试验仪上做出来，看看效果如何。第三是从实验到实践的跨越，实物图的焊接。体会：通过这次的课程设计，我了解到从书本的知识到实践操作是有一定的困难的，就像杨主任说的，我们要从理论跨越到实践来，这样我们才能真正的学到东西，确实，正如杨主任所说，我们的课程设计就是一项很好的培训，训练我们从理论向实际的跨越，其实，在这次的课程设计上，给我最深
13、刻的是我做的这部分的内容，我是负责做计时器电路的，一开始我根本不知道一些芯片的用法也不知道它的功能是怎么样的，一下子就不知道怎么办了，还好有老师的提醒叫我慢慢来，先把芯片的引脚和功能看懂，还有它的管脚那些应该接地线，那些应该接电源正极，这些都是我不懂的，后来经过上网查询，在网上找到一些资料，加以引用之后，再加上经过试验之后，确定了我就把计时器电路焊接到万能版了，通过这次的课程真的让我学习到爱很多东西，一些不懂的芯片现在懂了，我们的数字电子书可以更加的深刻了，我记得老师说过一句我印象深刻的话，那就是然我们体验一下时代在进步的步伐到底有多快，她和我们说，这些现在都可以用单片机来做，为什么不让我们用
14、单片机来做，目的是为了让我们弄懂其中的原理，其中的缘由，让我们知道其根本所在。我觉得是对，起码以前我不知道的原理现在懂得多了，不会像刚学数电的时候那种迷茫。也让我感觉到现在真的是信息时代，很大量的信息在涌进我们的脑海。总之，这次的课程设计给我最深的体会就是，没文化，真的很可怕！谢谢我们学校以及我们系给了我们这次课程设计的机会，让我真正认识到知识的重要性，对于一个生活在信息量大爆炸的时代，我们不能停止脚下的步伐，我们应该往前冲，走在信息时代的前端，去瞻望未来的世界。我也希望有更多这样的机会，从实践中学习知识真的很不错！针对课设题目六路抢答器，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自己的不足。以下是设计的几个基本要素：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
