四路数字抢答器课程设计

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1、 第 1 页 共 17 页 目录目录 摘要 3 一、实验目的 4 二、设计要求与内容 4 三、设计及原理 5 3.1 总体方案设计 5 3.1.1 设计思路 5 3.1.2 总电路框图 5 3.2 各模块设计方案及原理说明 6 3.2.1 抢答电路 6 3.2.2 倒计时电路 9 四、 实验小结 .12 五、实验结果及分析 12 六、收获、体会和建议 11 附录 14 1.总电路图 14 2. 元件引脚图. 15 3.元器件清单 17 主要参考文献 18 第 2 页 共 17 页 摘要 抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以 四路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用

2、出发,用数字、模拟电子器件设计 具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用 Multisim11 完成了原理图设计和 电路仿真，具有数字显示、计时显示、编码译码功能，应用效果良好。 关键词: 电子设计；数字电子技术；抢答器；仿真 第 3 页 共 17 页 四路数字抢答器 一一、实验目的、实验目的 通过四路数字抢答器的设计实验， 要求学生回顾所学数字电子技术的基础理 论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用 及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555 电路、 译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程 大纲所要求掌

3、握的基本内容。 二、设计要求与内容二、设计要求与内容 四人抢答器，每人一个抢答按钮，并显示抢答者台号。 主持人功能：发出抢答指令，系统清零，预置限时时间。 电路具有时间显示功能和限时功能。在限时内，有人抢答，显示电路停止工作。 若限时时间到，未有抢答，也停止工作。 声响功能：当发出抢答信号或限时时间到，发出持续 23 秒的单音或双音音响 以作提示。 三、设计及原理三、设计及原理 3.1 总体方案设计总体方案设计 3.1.1 设计思路设计思路 本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。 实现这一功 能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封 锁，即使其他组的

4、抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人 发出抢答命令之后才有效。 当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答 者的组别。 第 4 页 共 17 页 在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；当主持人按 下开始抢答按钮后， 此时， 若有组别抢答， 显示该组别并使抢答指示停止表示 “已 有人抢答”并且蜂鸣器响；当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示停止表示 “时间已到” ，此时蜂鸣器响。主持人清零后开始新一轮抢答。 、 3.1.2 总电路框图总电路框图 图 3-1 总电路框图 3.2 各模块设计方案及原理说明各模块设计方案及原理说明 3.2.1 抢

5、答电路抢答电路 此部分电路主要完成的功能是实现 4 路选手抢答并进行锁存， 同时有相应发 光二极管点亮和数码显示。 使用优先编码器 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。工作过程：开关 S 置于“清除“端时，RS 触发器的 R、S 端均为 0，4 个触发器输出置 0，使 74LS148 的优先编码工作标志端 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，当有选手将抢答 按键

6、按下时（如按下 S1） ，74LS148 的输出经 RS 锁存后，CTR=1,RBO =1, 七段 显示电路 74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=001,经译码显示为“1” 。此外，CTR 1，使 74LS148 优先编码工作标志端，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。 第 5 页 共 17 页 当按键松开即按下时，74LS148 的 此时由于仍为 CTR1，使优先编码工作标志 端1， 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。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不 再对其他组进行编码。通过 74LS48 译码器使抢答组别数字显示 1-4。如有再次 抢答需由主持人将 S 开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。 图 3-2 抢答模块原理图 RS 触发器： 1. 保持状态。当输入端接入S=R=1 的电平时，如果基本 SR 触发器现态 Q =1、Q=0，则触发器次态Q=1、Q=0；若基本 SR 触发器的现态Q=0、Q=1， 则触发器次态Q=0、Q=1。即S=R=1 时，触发器保持原状态不变