四路抢答器设计报告

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1、电子课程设计题目:抢答器电路设计系另lj:电气与电子工程系专业：自动化姓 名:学 号:指导教师：奥特曼河南城建学院2011年6月19日一、设计目的1、学习数字电路中的优先编码器、锁存器、多谐振荡器、译码器、数据显示管 的综合应用。2、熟悉抢答器的工作原理3、了解数字系统设计，调试及故障排除方法。二、设计要求1、四组参赛者进行抢答，当抢答组按下抢答按钮时，抢答器能准确的判断 出抢答者。2、抢答器应具有互锁功能，及某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。3、抢答器应具有限时功能，及限制抢答时间、答题时间等，要求显示时间 数据。4、系统具有一个总的复位开关。三、电路的总体结构1方案比较一，方案一1、电

2、路的总体原理框图抢答电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完 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(显示电路采用七段数字数码显示管)；二是禁止其他选手按 键，其按键操作无效。定时电路原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加 减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和1个7段数码管即相关电 路组成。具体电路如图所示。一块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48 显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。按键弹起后，计数器开始减 法计数工作，并将时间显示在七

3、段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显 示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时 序控制电路，同时以后选手抢答无效。结合我们的实际经验及考虑到元器件的成 本，我们选择的电阻值为R1=15K, R2=68K, C=10uF，代入到上式中即得，即 秒脉冲。二，方案二抢答电路：使用741S175作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输 出信号号将时钟脉冲置零，74ls175立即被锁存，这时抢答无效，使用741S148 作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD 码输入共阴数码管里显示出抢答者的编号。主持人电路:；利用741S190计数器

4、作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答 按钮时，74ls190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零， 并开始倒计时,，并通过74ls48编码器将即时时间进行编码，并送到7段共阴数 码管，显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存 器锁存，禁止选手抢答，停止倒计时。方案更加简洁,易行而且使用到的元器件也都是我们常用到的一些元件，比 如，555, 741S148以及开关电容电阻与方案二比较闲的更简单明了。这里我们选择方案一2,单元电路设计(1)抢答电路设计设计电路如图所示。电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完成两个功能：一是分

5、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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二 是禁止其他选手按键，其按键操作无效。U11工作过程：开关S接地端时，74LS279D输出置0使74LS148的优先编码工作 标志端（图中5号端）=0，使之处于工作状态。当开关S置于key=space时， 抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下第四个开关时）, 74LS148的输出经74LS279锁存后，CTR=1,RBO（图中4端）=1,七段显示电路 74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=100，经译码显示为“4”。此外，CTR =1,使 74LS148优先编码工作

6、标志端（图中5号端）=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的此时由于仍为CTR=1，使优 先编码工作标志端（图中5号端）=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开关重新置地端然后再进行下一轮抢答74LS148为8线一3线优先编码器, 下表为其功能表。输A|输出ST叽 EN 阿砂 IN, 1NS IN6 IN.石耳石1XXXXK1111101 1I1Ii11111100XKs富XX耳0000010XXwXXXX01001010XXXXX0I10I0G10XXXX01110110

7、10X sX01111I00I0X sWr01111II010X0g111111110D1（2）|定时电路设计11111111GI节目主持人根据抢答器的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电 路对计数器进行预置，选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，计数器 的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。具体电路如图。原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器 74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和1个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图所示。一块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到 数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。按键弹起

8、来后，计数器开始减法计 数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有同学抢答时，停止计数 并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平 到时序控制电路，同时以后选手抢答无效。结合我们的实际经验及考虑到元器件 的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K, C=10uF,代入到上式中即得， 即秒脉冲。10K2Ke丁二戌aU7 74LB12D4.4MA?TOC(3) 时序控制电路设计时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能。1) 主持人将控制开关拨到“开始”位置时，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按键时，抢答电路和

9、定时电路停止工作。丁 o+l 一 0-k信号一ST3）当设定的抢答时间到，无人抢答时，定时和定时电路停止工作。根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如（图5）所示。图中，门G1的 作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使 能端。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从清除位置拨到开始位置时, 来自于（图2）中的74LS279的输出1Q=0,经G3反相，A=1,则时钟信号 CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定 时时间未到时，则“定时到信号”为1,门G2的输出=0,使74LS148处于正 常工作状态，从而实现功能的要求。

10、当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q =1,经G3反相，A=0,封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时， 门G2的输出=1, 74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能的要求。当定 时时间到时，则“定时到信号”为0, =1, 74LS148处于禁止工作状态，禁止 选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持 00状态不变，从而实现（功能3）的要求。(3),元件选择X器件名称数量备注174LS1481优先编码器274LS1921同步减法计数器3555定时器1连接成多谐振荡与秒时钟脉冲474LS221与非门k-t、,574LS041非门674LS081与门774LS4

11、82译码器8开关按纽S59BCD七段 显示器2共阴极10电容311电阻1712发光一极管1(4) 整体电路见附图(5) 抢答器工作原理抢答电路：使用74ls279作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输 出信号号将时钟脉冲置零，74ls279立即被锁存，这时抢答无效，使用741S148 作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD 码输入共阴数码管里显示出抢答者的编号。主持人电路：；利用74ls192计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮 时，74ls192被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开 始倒计时,，并通过74ls48编码器将即时

12、时间进行编码，并送到7段共阴数码管， 显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存, 禁止选手抢答，停止倒计时。(6) 主要元件功能介绍一、74LS148功能介绍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的管脚图引脚图。g卜；I空J*10汕16巧r-3lin1C勺r00Q0-Q0D0-图61JII5E?S二、 74LS

13、l92功能介绍xHJElAzilLAI：74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。图7输出MKPLF3P2FLFDQ3Q1Q01X-X鬲0a00anXdbadba0i1XXXX加计勤0i1XXX減计数3,74LS48引脚图及功能表74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路 和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的一些参数与应 用技术等资料。BE1 16VccCE215LT314BIJRBO E413Ja7448尺日1 512Jb74LS48D E6 11JcA E710JdG航當9Je741S48引脚功能表一七段译码驱动器功能表十进数或功能输入BI/RBO输出备注LTRBID C B Aabcdefg0HH0 0 0 0H1111