多路智能竞赛抢答器设计

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1、数字电子技术基础课程设计多路智能竞赛抢答器设计姓名：王康学号：311109020422专业班级：通信1104二Ｏ一四年一月九号课程设计任务书题目:多路智能竞赛抢答器设计初始条件：优先编码器74LS148RS锁存器74LS279显示译码器74LS47定时芯片555计数器74LS19274LS90与门74LS08或门74LS32与非门74LS00七段数码管、蜂鸣器、电容电阻若干要求完成的主要任务:1.基本功能①设计一个智力竞赛抢答器，可以同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编

2、号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。②给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。③抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外要封存输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到系统清零为止。2.扩展功能①抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定，档节目主持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂声响，声响持续0.5S左右。

3、②参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。③如果定时抢答时间已到，去没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封存输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。目录1.多路智能竞赛抢答器原理与设计11.1抢答器原理11.2总体方案设计11.3电路原理设计21.3.1八路抢答电路设计21.3.2定时电路设计52.Multisim仿真与制作122.1抢答仿真122.2定时抢答仿真142.3仿真结果分析162.4总电路图173.结与体会184.元件清单19参考文献20

4、1.多路智能竞赛抢答器原理与设计1.1抢答器原理抢答器基本原理框图如下图1-1所示：抢答按钮锁存电路译码显示清零按钮复位控制电路图1-1抢答者按下抢答按钮后，启动锁存电路，锁存最先抢答者抢答成功的状态，并阻止其他选手的抢答。译码显示电路将抢答的结果译码显示出来。清零按钮按下后，电路复位回初始状态后，可以进行下一轮的抢答。1.2总体方案设计第一种方案：第一种方案流程图如下图1-2所示：抢答按钮锁存器编码器译码显示控制电路声响电路定时电路译码显示图1-2主持人控制开关抢答按钮连接控制电路，抢答开始，有选手按下抢答按钮后，控制电路是锁存器锁存各个抢答路的电平高

5、低，从而锁存了第一位抢答者的抢答信号，同时切断其他抢答者的抢答信号，阻止其他选手的抢答。编码器将抢答结果译成二进制数送给下一级译码显示电路，译码显示电路显示抢答成功者的号码。声响电路可以发出提醒声响，定时电路有定时抢答功能，并能显示倒计时的时间。该方案满足设计的功能要求，但是用锁存器锁存抢答结果这一思路有缺陷，就是可能有两个选手抢答时间间隔很小，两路的抢答信号同时锁存了起来，导致编码器编码出错，下一级译码显示电路不能显示抢答结果。第二种方案：第一种方案流程图如下图1-3所示：图1-3第二种方案的原理和第一种方案基本一样，只是在第一种方案上做了改进，在锁存

6、器和抢答按钮之间增加了优先编码器，避免了多路的抢答信号同时被锁存，编码器编码出错，下一级译码显示电路不能显示抢答结果的情况。综合两种方案，故选择第二种方案。1.3电路原理设计1.3.1八路抢答电路设计该部分用到的芯片有74LS47、74LS279、74LS148，其引脚图和逻辑图如下：74LS47的电路符号和引脚图如下图1-4：图1-474LS47的逻辑图如下图1-5：图1-574LS279的引脚图和逻辑图如下图1-6：图1-674LS148的引脚图如下图1-7：图1-774LS148的逻辑图如下图1-8：图1-8电路原理图如下图1-9：电路抢答部分选用

7、优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S置于“断开”时，RS触发器的R端均置0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端引脚5电平为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，2Q2=1，BI/RBO=1，七段显示电路74LS48处于工作状态

8、，DCBA=0101，经译码显示为“5”。此外，2Q2＝1，使74LS148优先