四路抢答器课程设计报告

5
•
电容
10n
1
•
电容
0.01F
1
•
电容
1uF
1
共阳七段数码管 7SEG-COM-
2
CATHODE
四、电路框图如下：
抢答 按钮
抢答 控制 电路
译码 电路
七段 数码 管显示
主持人 控制开关
废题计时电路
七段 数码 管显示
报警电路
蜂鸣器 报警
1）智能抢答器 总体方框图如上图所示。其工作原理为：接通电源后，主持 人将 K0 拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器不显示； 主持人用开关 K0 清零，宣布"开始"并按下 K0 状态开关抢答器工作。定时器计时。 选手在定时时间抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器
2.七段数码管显示电路 此电路是通过 74LS48 译码，将所抢答组号显示在七段数码管上。通过以下原理实现：
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字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组 成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而 LED 数码显示 器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED 的死区电压较高，工作电压大约 1.5~3V，驱动电流为几十毫安。图 5-2 是七段 LED 数码管的引线图和显示数字 情况。74LS48 译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴 极接法。图 3-3（a）是共阴式 LED 数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7 个阳极 a,b,c,d,e,f,g 由相应的 BCD 七段译码器来驱动，如图 3-3（b）所示。
1 Ucc
上电压 UC 略低于 3 时，UO 输出高电平，V1 截止，电源 UCC 通过 R1、R2 给
1
2
电容
C
充电。随着充电的进行
UC 逐渐增高，但只要
U 3
CC
UC
3 UCC ，输出
电压 UO 就一直保持高电平不变，这就是第一个暂稳态。
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2
2
当电容 C 上的电压 UC 略微超过 3 UCC 时(即 U6 和 U2 均大于等于 3 UCC 时)，
（3）使能端的作用如下：
a LT 是试灯输入端，当 LT =0， I B / Y BR =1 时，不管其它输入是什么状态，a~g
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七段全亮；பைடு நூலகம்
b 灭灯输入 I B ，当 I B =0，不论其它输入状态如何，a~g 均为 0，显示管熄灭；
c 动态灭零输入 I BR ，当 LT =1， I BR =0 时，
2、在连接实物电路时，要注意分步完成电路，而不是将所有一起接起来。 结果当把线接好时，不知道哪里出错，不工作了。由于线接得比较多，人也乱了， 很难检查错误。调试后发现，实际电路中存在各种问题。自己就分部分各自调试。 然后综合起来，这次课程设计能够胜利的完成，很大部分应该是需要耐心和细心， 还有大家的集思广益。
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3、抢答器开始时数码管无显示，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。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音 响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。
4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为 10 秒，当主持人启动“开 始”开关后，定时器开始减计。
调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行
数字电子电路实验的基本技能。
二、技术指标
抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的 情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作 用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状 态中。 1、设计一个可供 4 人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。
（a）引线图
（b）七段字形组合情况
图 3-3 共阴式 LED 数码管的原理图和驱动电路
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图 3-3(c )七段 LED 数码管
（2）74LS48 是输出高电平有效的中规模集成 BCD 七段显示译码驱动器， 它的真值表见表下图所示
十进
输
入
输
出
制
I BR /
Y BR
数或
LT
I BR
A3
A2
A1
A0
abcde fg
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四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院 自动化*班 ****
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四路抢答器设计实验报告
一、设计任务：
1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能 力。
2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学 能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、
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提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如 果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。具体操作如下：
在主持人宣布开始并按下 K0，K1、K2、K3、K4 四个组参与抢答。当有抢答者首先 按下抢答开关时，显示相应的序号并伴有声响,同时，抢答器不再接收其它组的 抢答干扰。显示抢答者组号。
RS 触发器置 0，使输出电压 UO 从原来的高电平翻转到低电平，即 UO =0，V1 导
通饱和，此时电容 C 通过 R2 和 V1 放电。随着电容 C 放电，UC 下降，但只要
2 3
U CC
UC
1 3 UCC ，UO 就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。
1 当 UC 下降到略微低于 3 UCC 时，RS 触发器置 1，电路输出又变为 UO =1， V1 截止，电容 C 再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉
2、 555 脉冲源时应该用 LED 灯作显示，测试脉冲信号输出输入情况，电阻在接 入前要测试保证其可以正常工作。最好就是把输出接在 LED 灯上，一直接线，。 一直观察它的灯亮情况，直到它会正常闪烁为止。说明脉冲源正常工作。
3.仿真测试必须与实际相符，可以保证测试出来的是正确的结果，测试正确之后 便可以无后顾之忧地做电路图，让设计更加顺利。不宜在此工作花费太多时 间容易影响接下来的设计。
八、心得体会：
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通过这次的课程设计，让我看到了自己知识掌握的的程度，发现基础薄弱， 但通过对此次课程设计加深了对相关知识的理解，对相关器件的实际使用有了更 深一步的认识。
1.在做电路设计之前，大量的前期工作是非常必要而且是值得花大量时间去 做的，了解芯片的引脚和功能，然后是电路图的设计，在电脑上模仿以及修改， 仿真，这是一个相当费时间的工作。但当正确的测试结果出来时，确实非常让人 有成就感。
1 1110011
灭灯 × × × × × × 0 0 0 0 0 0 0 0
灭零 1 0 0 0 0 0
0 0000000
试灯 0 × × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1
74LS48 的输入端是 A3 A2 A1 AO 四位二进制信号(8421BCD 码)，a、b、c、d、e、 f、g 是七段译码器的输出驱动信号，高电平有效。可直接驱动共阴极七段数码 管， LT , I BR , I B / Y BR 是使能端，起辅助控制作用。
5、设定的抢答时间，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。
6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬 声器报警发出声音，定时器上显示 0。
三、元件清单：
器件 二极管 电阻 电阻 电阻 电阻 反向器
型号 数量 • •
器件
型号
在限定时间 9 秒后无人抢答时，该题作废，用声响提示，并显示顺计时的时 间。
五．总电路图如下（附录）：
六、单元电路的设计
1、抢答部分电路 该电路完成的功能：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； 工作过程：当主持人表示开始作答时，按下复位键即清零。当有选手抢答时，通过显示电路 显示组号，及报警电路发出声响。其中，74LS175 起到锁存作用,74LS48 起到译码作用。
功能
0
110000
1 1111110
1
1×0001
1 0110000
2
1×0010
1 1101101
3
1×0011
1 1111001
4
1×0100
1 0110011
5
1×0101
1 1011011
6
1×0110
1 0011111
7
1×0111
1 1110000
8
1×1000
1 1111111
9
1×1001
如果 A3 A2 A1 AO =0000 时，a~g 均为各段熄灭；
d 动态灭零输出Y BR ，它与灭灯输入 I B 共用一个引出端。当 I B =0 或 I BR =0 且 LT =1， A3 A2 A1 AO =0000 时，输出才为 0。片间Y BR 与 I BR 配合，可用于熄 灭多位数字前后所不需要显示的零。 设计中有三处要用到显示器的，倒计显示按照顺序接线就可以了，让 1、3 路相与后接入 7448A0 端，2、3 路相与后接入 A1 端，而 4 直接接入 A2 端。 让 A3 端悬空。这样就可以实现逻辑功能的转换。
数量
10BQ015 2
七段译码器
74LS48
2
5
20k
1
2 进制计数器 74LS161