数电课程设计(抢答器)

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1、 数字电子技术数字电子技术 课程设计报告书课程设计报告书 一一课程课程设计任务设计任务要求要求 设计一个电路是常用于智力竞赛中抢答判断电路， 是进行判断哪一个预定状态优先 发生的电路。 对于该电路的设计， 可以综合应用数字电路中组合逻辑与时序电路的基本 知识，进一步掌握各类触发器、门电路工作原理与使用要点，学会分析数字电路在调试 过程中出现的各种问题。 设计任务： 1.在主持人表示抢答开始时,计时器开始计时,在规定时间(学号数)内没有人抢 答,表示时间到,蜂鸣器发声输出,计时器复位,为下一次的计时做好准备。 2.主持人表示开始抢答后,计时时间未到时,只要有人抢答,即可显示抢答者的 号码,并同时

2、封锁其他抢答者着的抢答显示。 3.只要有人抢答,计时器停住并显示抢答者号码。 4.只有主持人的操作,将电路复位后,方可结束上一次的抢答,为下次的抢答做 好准备。 5.抢答的规定时间可以在电路开始工作前,从数据开关输入设定的抢答时间。 二二设计思路与设计思路与系统框图系统框图 设计思路设计思路 电路设计的关键是信号的封存。 让芯片的输出保持不变有多种方法， 我采用的是封锁时 钟脉冲的上升沿，这样芯片 CP 不能接受时钟脉冲，就能保持输出不变。不让上升沿出现可 以设法让其在某一时刻后持续为高电平或者低电平。 我们知道一个信号与低电平相与后输出 为低电平，与高电平相与后不影响输出，可以采取这种方法。

3、 抢答器电路根据实验指导书上的资料， 采用 74175 可以满足要求。 其输入端与抢答者控 制端相连，作为抢答信号的输入端。有人抢答时需要封锁其他抢答者着的抢答信号，因此要 设法封锁 74175 的时钟脉冲。 任务要求显示抢答者的号码， 这样需要对抢答输出信号进行编码， 因此需要选用合适的 编码器。针对抢答电路的特点，选用优先编码器，因为在同一时刻对于多个输入信号，只可 能对最先输入的一个信号编码， 这样就只会显示抢答者的信号， 也就是完成了对显示输出信 号的保持。 计时器需要在有人抢答时停止计数并且保持输出，也需要封锁其时钟脉冲。同时，计时 器电路停止计数的时刻和抢答时刻有关，所以需要将抢答

4、电路的输出信号引到计时电路。 系统框图系统框图 三三电路电路设计设计与器件选择与器件选择 抢答抢答器器电路电路 抢答电路 编码电路 译码显示电路 计时电路 主持人控制电路 译码显示电路 时钟脉冲 由 74175 的功能表可知， 在输入端加高电平， 在输出端为高电平， 反向输出端为低电平。 可以利用这一点，将选手的抢答信号设置为常低信号，无人抢答时，7 个反向输出端为高低 电平。只要一有人抢答，会产生瞬时高电平，对应的反向输出端就会变成低电平，将这个低 电平信号与74175的时钟脉冲信号相与后送入两个74175的脉冲输入端可以实现时钟脉冲信 号的封锁。等主持人清零信号后，74175 可以开始正常

5、工作。 具体做法及分析：将 74175 的 7 个反向输出端经 7 输入与门后和时钟信号相与，再送 74175 的 CP 端。这样，在无人抢答时和时钟信号相与的是高电平，时钟脉冲正常输入。有 人抢答， 抢答信号为瞬时低电平， 经 7 输入与门后输出的低电平信号与 74175 的时钟脉冲信 号相与后送入两个 74175 的脉冲输入端， 可以实现时钟脉冲信号的封锁。 采用同样的原理封 锁计时器电路时钟脉冲。 计时计时器电路器电路 选用 74160。74160 是十进制加法计数器，且是同步置数，异步清零。可以采用和 74175 封锁时钟信号相同的方法封锁信号。 具体方法及分析：两片 74160160

6、 级联，无人抢答，计数器正常工作，进行加法计数。 电路的关键在于将加法电路的反馈信号、 抢答电路的输出信号和时钟信号三者相与后送入两 片 160 的 CP 端（上图中方框所示） 。当计数到 38 时（8421BCD：0011 1000） ，返回信号为 低电平， 三输入与非门输入端的另外两个信号为高电平， 相与后输出的低电平将 74175175CP 端封锁，同时计时器的反馈信号通过一个非门与灯相连，使灯亮。有人抢答时，七输入与非 门的输出低电平， 即抢答电路的输出为低电平， 经三输入与门将低电平送入 74160 的 CP 端， 这样没有了上升沿，计数器保持输出不变。主持人信号清零后，计数器重新工作。 编码编码电路电路 采用 74147 优先编码器。74147 是反码输出，因此需要在其输出端接非门，才能使被 编码的信号和抢答者的号码相一致。也可以采用 74148（8 线3 线优先编码器） ，同样是 反码输出。 具体做法： 将 74175 的 7 个输出端和 74147 的 7 个输入端对应相连。 比如 1 号选手抢答， 74175 的 1Q1N