电子抢答器

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1、武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书电子抢答器1设计目的和要求1.1设计目的（1）具备电子电路的基础知识和查阅资料和手册的能力（2）熟悉常用电子器件和常规实验仪器及电子设计常用软件（3）已掌握电子电路实验的基本方法1.2设计要求（1）可供六组使用的抢答器（2）抢答成功有声音提示及组别显示，具有锁存功能和清零功能（3）提出至少两种设计实现方案，并优选方案进行设计（4）有能力的同学可在完成上述要求后提出增强功能的设计方案2抢答器的基本组成及工作原理2.1抢答器的组成抢答器的构成框图如图2-1所示。它

2、主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、开关阵列电路触发锁存电路编码器七段显示译码器解锁电路数码显示器图2-1抢答器的钩成框图（１）开关阵列电路16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。（２）触发锁存电路当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。若有多个开关同

3、时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。（３）编码器编码器的作用是将某一开关信息转化为相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。（４）７段显示译码器译码驱动电路将编码器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。（５）数码显示器数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管。本设计提供的为LED数码管。 2.2抢答器的两种设计方案与工作原理方案一(1)开关阵列电路开关阵列电路如图

4、2-2所示，从图上可以看出其结构非常简单。电路中，Ｒ1～Ｒ6为上拉和限流电阻。当任一开关按下时，相应的输出为低电平，否则为高电平。图2-2开关阵列电路(2)触发锁存电路16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书触发锁存电路如图2-3所示。图中，74273为8D锁存器，一开始，当所有开关均未按下时，锁存器输出全为高电平，该信号作为锁存器使能端控制信号，使锁存器处于等待接收触发输入状态；当任一开关按下时，输出信号中必有一路为低电平，则反馈信号变为低电平，锁存器刚刚接收到的开关被锁存，这时其它开关信息的

5、输入将被封锁。由此可见，触发锁存电路具有时序电路的特征，是实现抢答器功能的关键。也可以采用RS触发器来实现触发锁存电路的功能，具体实现方法请见方案二。图2-3触发锁存电路                         (3)译码驱动及显示单元74138管脚图如图2-4所示，74138功能表如表2-5所示，用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流。一般这种译码通常称为7段译码显示驱动器。我们这里用的是译码器74138，。该译码器有3个输入A，B，C，它们共有8种状

6、态的组合，即可译出8个输出信号Y0～Y7，故该译码器称为3线－8线译码器。与2线－3线译码器比较，该译码器的主要特点是，设置了G1、G2A和G2B3个使能输入端。由功能表可知,对于正逻辑，当G1＝１，且G2A和G2B16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书均为０时，译码器处于工作状态。数码显示器件中的液晶数码管价格较高，驱动较复杂，并且仅能工作于有外界光线的场合，所以使用较少。大多情况下使用的是LED数码管。平时使用较多的LED数码有单字和双字之分。LED数码管尺寸有大有小，一般小的数码管每个数

7、字笔画为一个发光二极管，而尺寸较大的数码管一个笔画可能是多个发光二极管串接而成的，这时一般无法直接用译码驱动器直接驱动（其输出高电平一般为3V左右）。图2-474138管脚图表2-574138功能表(4)解锁电路当触发锁存电路被触发锁存后，若要进行一下轮的重新抢答，则需将锁存器解锁。可将使能端强迫置1或置0（根据具体情况而定），使锁存顺处于等待歉收状态即可。（5）电路整体设计如图2-6所示。16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书图2-6电路整体设计方案二（1）开关阵列电路六位开关如图2-7所示

8、16武汉理工大学《电工电子技术》课程设计说明书，从图上可以看出，当电路导通时，开关接VCC;当电路断开时，开关接地线。图2-7六位开关图2-874279管脚图表2-974279的功能表SdRdQnQn+1说明0001不允许0011不允许0101置1（Qn+1=1）0111置1（Qn+1=1）1000置0（Qn+1=0）1010置0（Qn+1=0）1100保持（Qn+1=Qn）1111保持（Qn+1=Qn）（2）锁存清零电路74279管脚图如图2-8所示,