四路抢答器(详图)

目录

一、实验目的 (3)

二、设计要求与内容 (3)

三、设计原理

3.1总体设计方案 (3)

3.1.1设计思路 (3)

3.1.2总电路框图 (3)

3.2各模块设计方案及原理

3.2.1抢答器 (3)

3.2.2计时器 (5)

四、电路仿真

4.1倒计时电路 (6)

4.2抢答器 (6)

五、实验结果与析 (7)

六、主要元器件 (8)

七、实习总结 (9)

四路数字抢答器

一、实验目的

结合我们所学的有关电子线路课程，综合实现四路抢答器的设计。

二、设计要求与内容

（1）要求实现ABCD四路抢答器的设计，每一组都具有独立的抢答按键，要求某路抢答后，其他三路抢答无效；

（2）某路抢答信号到达后，指示该路已抢答的独立灯发光，发出提示音，并用数码管显示抢答的组号（以ABCD表示）；

（3）裁判桌上的公共通道号显示（以ABCD表示）；

（4）抢答时间的定时与报警，具体实现可自拟。

扩展内容：①记录某路的抢答次数或抢到得次数；

②记录某路的分数；

③路数的扩展。

三、设计原理及过程

3.1总体设计方案

3.1.1设计思路

①要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。得到第一信号后其他组的抢答信号无效，并且第一信号在主持人发出抢答命令后才有效。

②第一信号发出后，用编码、译码及数码显示电路显示抢答者的组别，发光二极管亮。

③主持人按下抢答按钮后，开始30秒倒计时，在此时间内抢答有效，若30秒内无人抢答，主持人清零后开始新一轮抢答。

3.1.2总电路框图

3.2各模块设计方案及原理

3.2.1抢答电路

抢答电路实现选手抢答并锁存，同时发光二极管发光，数码显示。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279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（采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键无效。

工作过程：开关S 处于清除端时，RS 触发器R 、S 端均为0，使译码器74LS48的优先编码工作标志端位0，处于工作状态。当开关S 处于开始端时，抢答处于等待状态，当有选手按键时（如J2），优先编码器的输出经RS 锁存后，CTR=1，RBO=1，七段显示电路74LS48处于工作状态，显示数字1，即第1组选手。此时CTR=1，使优先编码器74LS48优先工作标志端为1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。需注意的是，74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7，当有八组选手抢答时，1-8组选手就分别对应显示的是0-7。若要进行下一轮抢答，需由主持人按下清零开关，然后在进行下一轮抢答。

原理图如下：

译码显示电路

74LS48译码驱动器输出的是高电平有效，因此，配接的数码管须采用共阴极接法。

3.2.2计时器

该部分主要由555定时秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个七段数码管及相关电路组成。其功能是：当主持人按下开始抢答按键后，进行30s倒计时，到0s时倒计时指示灯亮。当有人抢答时，计时停止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，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。

原理图如下：

555定时其连接图如下：

控制输入信号为经过编码的抢答选手的信号，当有人在有效时间内抢答时，定时时间到但无人抢答时，输入信号为高电平，报警电路发出报警信号;反之，输入信号为低电平时，报警器不工作。

四、电路仿真

4.1倒计时电路

倒计时开始后开始计数，同时倒计时指示灯亮直到倒数到0熄灭，如下图：

4.2

第八路抢答器抢答后显示，同时二极管指示灯发光，如下图：

U14

CK

U15

A B C D E F G

CK

整体电路图：

五、实验结果与分析

接通电源，开关处于断开状态。主持人按下开关后，计时电路开始从30秒倒数，若有

选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（0-7），倒计时电路停止计时。同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。

若30秒倒计时结束后仍无人抢答，LED灯熄灭，倒计时电路锁定为00，抢答不再有效。这时需主持人将开关再次按下清零，整个电路全部回到初态。准备进行下一轮抢答。

六、主要元器件

74LS148引脚图

74LS148真值表：

74LS148的输入端和输出端低电平有效。

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图所示：

555引脚图

555引脚图介绍如下

1地GND 2触发

3输出4复位

5控制电压6门限(阈值）

7放电8电源电压Vcc

74LS48引脚图

74LS279引脚图

七、实习总结

通过将近两周的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解。在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等方式，让我对各电路器件、芯片功能、原理及其使用方法都有了更深的认识，如74LS148优先编码器、74LS48译码器、74LS192加减计数器等。

开始设计时，我还不明白电路应该使用哪些器件、应该如何连接，对其原理也不了解，随着不断地看书查资料，最终成功的做出了设计。这次的课程设计主要是运用数字逻辑电路的一些相关知识，在整个设计过程中都离不开对数字电路的再学习，因此此次设计让我对之前学习的知识的理解更加深刻，也体会到了设计的困难，需要考虑很多问题，从电阻，电容大小的选择到芯片型号的挑选都是需要注意的问题。

虽然最后完成了设计，但是电路中还存在一些问题，比如：若八组选手参加抢答，则会因为译码显示数字只能从0到7而出现问题。所以，对于理论知识的掌握还不够，还要多看书巩固知识。尽管如此，此次抢答器的设计还是加强了我们动手、思考、解决问题的能力。