数字式竞赛抢答器设计报告

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1、数字式竞赛抢答器设计报告1、设计任务与要求（1）设计一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。（2）抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。（3）设置一个主持人“复位”按钮。（4）主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由指示灯显示抢答组的编号，同时扬声器发出2~3秒的音响。选做扩展功能：（5）设置一个计分电路，每组开始预制100分，由主持人计分，答对一次加10分，答错一次减10分。2、设计内容与步骤（1）在Multisim工具软件中设计电路并进行仿

2、真，仿真结果正确则进入下一步骤；（2）安装调试各单元电路；（3）测试定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求；（4）画出定时抢答器的系统逻辑电路图；（5）写出设计性实验报告。3、参考元器件优先编码器：74LS148；RS锁存器：74LS279；显示译码器：74LS48；可预制数同步可逆十进制双时钟计数器：74LS192；两输入四与非门：74LS00；集成单稳电路：74LS121；555定时器：NE555；发光二极管；共阴极数码显示器。4、设计报告要求（1）写出单元电路的工作原理、设计过程以及器件选择；（2）写出

3、调试方案、步骤以及测试结果。（3）说明设计过程中出现的故障现象及解决办法；（4）画出完整的电路原理图，并标明各元器件的参数值。第1章系统结构及其工作原理根据设计题目要求可拟出定时抢答器的总体框图如图1所示。它由主体电路和扩展电路两部分构成，主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，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。扩展电路完成各选手的得分显示功能。显示电路译码电路锁存器优先编码电路抢答按钮主电路报警电路控制电路主持人控制开关显示电路译码电路计分电路预制扩展功能电路加分减

4、分图1抢答器总体框图定时抢答器的工作过程是：接通电源时，主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；（2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，主持人操作计分开关，计分电路采用十进制加/减计数器、

5、数码管显示。本轮抢答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。第2章单元电路设计：（1）抢答电路抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。①抢答按钮电路抢答按钮电路由8个按钮开关及限流电阻所组成，如图2所示。其供电电源选5V与系统电源一致。限流电阻的确定，一方面要考虑开关断开时，要保证加到编码器（TTL电路）输入端的高电平大于器件所需的最低高电

6、平（如2V）；另一方面又要考虑开关闭合时，不至于有太大电流以增加电源耗电。限流电阻的阻值确定：接优先编码器输入端现假设取开关闭合时流经限流电阻的电流为0.5mA,则可算得电阻:R=5V/0.5mA=10KΏ在开关断开时应满足：VCC-IILR>VIH(MIN)=2V式中VCC＝5V,IIL=40Ua,可算得VCC-IILR＝5－0.04*10＝4.4V>2V。以上计算说明限流电阻选10KΏ可行。限流电阻的功率确定：限流电阻的最大功耗产生在开关闭合时刻，为(VCC)2/R=2.5mW。综合以上计算可知，限流电阻选

7、10KΏ,1/8W的普通电阻即可。74148EIYSYEXA0A1A2D0D72791S11S22S11Q11Q22Q1ABCD7448abgVCCLTRBI1R11R22R12R2K2S22Q2图3编码存储译码电路K1R1VCC图2抢答按钮电路②优先编码电路编码电路的功能主要就是对抢答选手编号，同时要具有可控端口，又该系统要求8个选手，故可考虑用题给74LS148集成8线－3线优先编码器。③锁存电路锁存电路的功能主要是要把抢答选手的号子存储起来，并提供给后面的译码显示电路加以显示，其次就是要把有否选手抢答的状

8、态存储起来，并输出给报警电路。它可用D锁存器或S-R触发器，因题目给定了74LS279集成双S-R触发器，故选该芯片。由于要存储编码器的3个编码信号和1个状态信号，所以需要两片74LS279。④译码显示电路译码显示电路的功能就是把经编码器编好的，并通过器输出的号子译成相应十进制数显示出来。显示译码器可采用共阴极的74LS48或共阳极的74LS47，但要注意选用相应的数码管。编码存储译码