数字电路抢答器电路设计

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1、《数字电子技术课程设计》报告——数字电路抢答器电路设计专业：电子信息工程班级：姓名：学号：指导教师：1.课程设计目的抢答器电路设计方案很多，有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、也有用可编程控制器完成的，但由于专用电路芯片通常是厂家特殊设计开发的，一般不易买到或价格较高，用其它方式设计的需要设计者具有相应的理论知识，并要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，不利于设计者的设计和制作。而有些实际竞赛的场合，只要满足显示抢答有效和有效组别即可，故我打算不用所给的参考电路，而用一片74LS297（8位的数据锁存器）来实现此简易抢答器的功能。这是一

2、个显示方式简单、价格低廉、经济实用的抢答器。在要求不高的场合，能完全符合需要2、性能指标要求：（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式枪答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。（2）根据数字式抢答器的功能和使用步骤，设计抢答者的输入抢答锁定电路、抢答者序号编码、译码和显示电路。（3）设计定时电路，声、光报警或音乐片驱动电路。（4）设计控制逻辑电路，起动、复位电路。（5）设计计分电路，犯规电路。3.电路组成框图如图3.1数字抢答器框图如图3.1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开

3、始”状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。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。4.元器件清单元件清单：74LS148174LS279174LS48374LS1922NE555274LS00174LS1211510Ω21KΩ94.7kΩ15.1kΩ1100kΩ110kΩ168kΩ115kΩ10.1uF110uf2100uf1BUZZER（蜂鸣器）1LED3开关95.各功能块电路图5.1抢答器电路设计参考

4、电路如图5.11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置于"清除"端时，RS触发器的端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1,=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为１Ｑ＝１

5、，使＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为８线－３线优先编码器，表5.12为其功能表。如图5.1274L148的功能真值表如图5.11数字抢答器电路由节目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十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图5.13所示。表5.14为74LS192的真值表。如图5.13可与知识间的定时电路图5.14为74LS192的真

6、值表输入输出MR非PLCPUCPDP3P2P1P0Q3Q2Q1Q01XXXXXXX0000O0XXDCBADCBAO11XXXX加计数O11XXXX减计数5.2报警电路图5.21报警电路555定时器和三极管构成的报警电路如图5.21所示。其中555构成多谐荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。5.3时序控制电路如图5.31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，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。②当参赛选手按

7、动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。③当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。根据上面的功能要求以及图5.11，设计的时序控制电路如图5.31所示。图中，门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始"位置时，来自于图11、2中的74LS279的输出1Q=0，经G3反相，A＝1