数字抢答器数字电路设计

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1、数字电路课程设计设计任务和要求：1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮DI~D4表示。2.设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，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。4.抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如50秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时（0~50）。5.参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示

2、选手的编号和抢答的吋间，并保持到主持人将系统清除为止。6.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，禁止抢答，定时显示器上显示50,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符。7.在主持人未启动“开始”键前，如有抢答者则其对应的红灯亮，同时数码管显示其号码;如果有两个或两个以上的人违规，则他们对应的红灯都亮。二、总体方案选择：如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器显示7,定时器显示时间(00)；此时，若有人抢答，为违规抢答,LED显示器显示其编号，并红灯警告•定时

3、器显示不变;主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，抢答器工作，同时定吋器计吋,选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断，编号锁存，编号显示。若在50秒内无人抢答，50秒到后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效。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。数字抢答器框图：三，单元电路设计所用器材：芯片数量芯片数量555一片74LS161两片74LS75一片74LS148一片74LS48三片74LS00一片七段显示管三个发光二极管4个电容两个电阻6个74LS20一片面包板一块导线若干⑴抢答器

4、电路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，操作无效。工作过程：开关S开始接地，锁存器输出端QI、Q2、Q3、Q4均为0,且开始时4个选手开关均接地。在主持人开关未与“开始“端相接前如有选手拨动开关则红灯亮同时数码管显示其号码。当主持人开关与“开始”端接通后，计时器开始计时，此刻选手拨动开关，显示器显示其号码,且锁存器此时锁定，其余输入均无效。表1-174LS148的功能真值表输入输出ST砂砂砂砂创砂硕X-Ts1XXWXXXXXX111

5、11011111111111100XXWXXXXX0000010XXWXXXX01001010XXWXXX011010U10XXXX0111011010XXX0111110U010XXW011111101010x0W11111111U0100111111111101锁存器输入锁存器输出D1D2D3D4〜Q1〜Q2〜Q3〜Q410000111010010110010110100011110编码器输入编码器输出YnOYnlYn2Yn3Yn4Yn5Yn6Yn7Y2Y1YO111111010011111101101011

6、11011101111101111100译码器输入译码器输出A3A2AlAOY00011001020011301004抢答电路的电路图如下:(2)定时电路由节冃主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用I•进制同步加减计数器74LS161进行设计，电路图如下：r-c⑶脉冲发生电路:该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为计数器的CP脉冲，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以釆用

7、555定时器构成的多频振荡器，电路图如下：4.7kOhrn+Vcc⑷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，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。②当参赛选手按动抢答键正常抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。①当设定的抢答时间到，无人抢答时，同时抢答电路和定时电路停止。四•总体电路图：五•波形图1.计时电路低位片4个输出的波形图：cpji^TLn_rmrmrw_n_Q1Q2Q3—IQ41一2.计时电路高位片的4个输出波形图IIIIIIIIIIni

8、nnnnnQi:::::IIQ2」:IiIii1IIIIQ3I11iiii■■Q4六、遇到的问题及解决方案：1•实验前应先设计电路图，包括各部分的电路图和总体电路图，并反复检查，反复分析实现的可能性，预计实验中可能出现的问题即可能的解决方法，最好在实际连电路前仿真。2•理论指导实践，但是，理论中有不少纯理想化的成分，在实验中应考虑实践中各部分合理论的差距，差别。在实际中，