数字电路课程设计报告

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1、河南理工大学数字电路课程设计报告设计题目：多路竞赛抢答器的设计专业班级：通信姓名：学号：日期：2013.1.4-2013.1.612河南理工大学多路竞赛抢答器的设计一、设计目的随着各种智力竞赛越来越多，在答题的过程中一般要分为必答和抢答两种。必答有时间的限制，到时间要警告。而抢答则要求参赛者做好充分的准备，等主持人说完题目，参赛者开始抢答，谁先按钮，就由这个参赛者答题，但是很难确认谁先按的，因此使用抢答器来完成这一功能是很有必要的。本设计是一个可供八个人抢答的多路抢答器，可以显示优先抢答者的序号。当一次抢答完毕，可由主持人按复位键重新开始下一次抢答。二、设计要求1.该设计同时供8个选手或8个

2、队参加比赛；2.给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始；3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存并在数码管上显示，同时扬声器给出音响提示，同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。4.抢答器具有定时抢答的功能，抢答时间设定为20秒，当主持人按下开始按钮时，定时器立刻倒计时，并显示。选手在设定的时间内抢答有效，超过时间抢答无效，系统短暂报警，并能够封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器显示00。三、总体方案设计方框图定时抢答器的总体框图如图（1）所示，它有主体电路和扩展电路两部分组成。

3、主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。12河南理工大学1.设计框译码显示译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮报警电路主持人控制开关控制电路定时电路译码电路显示电路秒脉冲产生电路图（1）四、设计步骤1.按上述框图分模块设计电路（1）抢答器电路选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成，其中优先编码器74LS148课本中有介绍，这里不再赘述、RS锁存器74LS279在本报告后面附录中介绍。电路如下图（2）所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答

4、者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。12河南理工大学图（2）工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的R端均为0,4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作端(图中5号端）等于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按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS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=101，经译码显示为“5”。此外CTR=1，使74LS148的优先编码工作端(图中5号端）等于1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松

5、开再按下时，由于仍有CTR=1，使74LS148的优先编码工作端(图中5号端）等于1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出现二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如需再次抢答由主持人将开关S重新置于“清除”端然后进行下一轮抢答。（2）定时电路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。具体电路如下图（3）所示。12河南理工大学图（3）工作过程：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2个7

6、段数码管及相关电路组钟信号由555定时器秒脉冲产生电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示到7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，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。由于电容的充放电时间：T1=0.7(R1+R2)C1我选用的电阻和电容值分别是：R1=15KΩ、R2=64KΩ、C1=10μf可得到秒脉冲(3)报警电路由555定时器构成多谐振荡器电路，555的输出再经三极管放大，从而推动扬声器发声，如图（4）所示。1>主持人闭合开关扬声器发声，多路抢答器电路和计时电路进入正常状态；2>参

7、赛者按键时，扬声器发声，抢答电路和计时电路停止工作；3>抢答时间到，无人抢答，扬声器发声，抢答电路和计时电路停止工作。12河南理工大学图（4）(3)时序控制电路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，扬声器发声，多路抢答器电路和计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，扬声器发声，抢答电路和计时电路停止工作；3>当设定的抢答时间到，无人抢