六人抢答器设计

1、淮 海 工 学 院 课程设计报告书 课 程： 光电子元器件认知、设计与制作 题 目： 六人抢答器的设计 学 院： 理学院 专 业： 光信息科学与技术（光能利用） 班 级： 光能101 班 姓 名： 姚礼根 学 号： 091004232 指导老师：薛清 2012 年 6 月12 日目录1 主要功能介绍 1 2总体方案设计13单元模块设计 44主要芯片介绍 4 4.1 优先编码器 74LS1484 4.2锁存器74LS279 5 4.3 555定时器 65六人抢答器仿真 76系统调试 87元件清单 98参考文献 109总结 1010评语 11 课题题目：六人抢答器1.主要功能介绍 1）有多路抢答，

2、抢答台数为6,每人抢答开关一个，抢答显示器一个。2）主持人有控制开关一个，可以清零和控制抢答。2、系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答按键按下，该路抢答信号将其余各路抢答信号封锁，直至该路按键松开，显示牌显示该路抢答台号。2总体方案设计设计要求（1）主持人有开始键和清零键，按下开始键后才能开始抢答，否则无法正常抢答。（2）用数码管显示，正常抢答后显示抢到的队号，如果犯规则没有反应。（3）如果20秒内没有抢答，则说明该题超时作废。（4）清零键用于恢复犯规或超时状态 图1所示为总体方框图3单元模块设计 31抢答器控制端电路功能介绍设计电路见图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 ,74LS4

3、8,LED数码管和锁存器 74LS279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：开关从左到右，分别是1,2,3,4,5,6,7.7是控制清零端，当7断开（清零）时，如果1到6开关有闭合的,数码管会显示闭合开关的编号；当7闭合时，抢答器处于工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下1），74LS148的输出经74LS48译码器接到七段显示电路处于工作状态，1Q2Q3Q=001,经译码显示为“2”。此外，4Q1，使74LS148 优先编码工作标志端（

4、图中5号端）1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开时， 此时由于4Q仍为1，使优先编码工作标志端为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7开关重新置“清零”然后才可能进行。 32控制电路 倒计时部分的控制电路由555 芯片构成多谐振荡电路 ,74ls192的TCD端经反相器的输出信号与555 的输出信号相或，输出的信号再与74ls148的15号管脚的输出信号或非。当TCD端经反相器的输出信号和74ls148的15号管脚的输出信号都为低电平时，74ls192的输入脉冲根据555 的输出信号变化；当TCD端经反相

5、器的输出信号和74ls148的15号管脚的输出信号都为高电平时，74ls192的输入脉冲被锁定在低电平，由于74ls192是由上升沿触发，当为低电平时，电路停止工作。抢答部分的控制电路抢答部分的控制电路由两个输入信号组成，一是74ls279的4Q端输出信号，二是74ls192的TCD端经反相器的输出信号。两个信号中，只要有一个信号为高电平，电路就停止工作。当倒计时到零还没人抢答时，74ls192的TCD端输出一个电平，经反相后，为高电平，电路停止工作。当倒计时还没到零时，有人抢答，74ls279的4Q端输出高电平信号，电路停止工作。4主要芯片介绍 41 优先编码器 74LS14874LS148

6、为8线3线优先编码器，表4.1.1为其真值表，表4.1.2为其功能表,图4.1.1为其管脚图。74LS148管脚图 表4.1.2 74LS148 8线3线二进制编码器真值表 74LS148工作原理如下： 该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。当EI=0时，编码器工作；而当EI=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情况被称为输入低电平有效，输出也为低电来有效的情况。当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号（逻辑0）时，优先编码工

7、作状态标志GS为0。表明编码器处于工作状态，否则为1。由功能表可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位）有低电平输入时，A2A1A0均为111，出现了输入条件不同而输出代码相同的情况，这可由GS的状态加以区别，当GS1时，表示8个输入端均无低电平输入，此时A2A1A0=111为非编码输出；GS0时，A2A1A0=111表示响应输入0端为低电平时的输出代码（编码输出）。EO只有在EI为0，且所有输入都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成更多输入端的优先编码器。 从功能表不难看出，输入优先级别的次为7，6，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电

8、平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。例如5为0。且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理4.2 锁存器（74LS279）模块 逻辑功能： 279 为四个/R-/S 锁存器， 四个锁存器中有 2 个具有 2 个置位端（/SA,/SB） 。当 /S 为低电平，/R 为高电平时，输出端 Q 为高电平。当/S 为高电平，/R 为低电平时， Q 为低电平。当/S 和/R 均为高电平时，Q 被锁存在已建立的电平。当/S 和/R 均为低 电平时，Q 为不稳定的高电平状态。对/SA 和/SB，/S 的低电平表示/SA

9、和/SB 只要有一 个为低电平， 的高电平表示/SA 和/SB 均为高电平。 /S 引出端符号： 1Q4Q 输出端/1S/4S 置位端（低电平有效）/1R/4R 复位端（低电平有效） 。 4.3 555定时器的功能： 如图所示，R1=R2=1M，电容是0.47uf ,当正常接好线路后，会自动产生频率为1Hz的脉冲。为控制电路提供脉冲。 5六人抢答器仿真按照总体电路图在仿真软件proteus7.5上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。下面，我们对设计出的电路进行proteus7.5仿真。我们将各部分电路在proteus7.5上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘

10、打开数值（例如，为某一开关设为1连接，则启动proteus7.5m仿真按钮后，在键盘上按1则此开关就由断开状态变为连接状态）然后打开proteus7.5的开关，即可根据显示器上显示的数字情况来判断电路设计是否成功。6、系统调试最开始的时候，虽然接好电路了，但因为对电板内部具体结构不熟悉，加上插板有点不同程度的老化，连接好的电路一直短路，经过我的一次次耐心的排查，终于知道是因为竖排内部一块区域内是全部连通的，才导致了一次次的短路，吸取这次错误带给我的教训，我又重新连了电路，避开那片老化区，我又重新开始了测试。又好以后，测试时，发现电路并不稳定。最初，我以为电路锁存数据是在5号管脚为高电平时，数据

11、才被锁存的。以这为理论依据，我认为电路不稳定是因为5号管脚在到达高电平时，需要一段时间，由于在这段时间内，74ls279的s端是不确定的，电路不稳定，就是在这段不确定的时间内造成的。我想了很多办法，使当有人抢答时，缩短5号管脚为高电平的时间，结果电路还是不稳定。我又仔细的想一想电路的锁存原理，发现我最初的想法是错的，输入信号并不是在5号管脚为高电平时锁存的，而是在当抢答者按下开关弹起时，由于此时无编码输入Y0,Y1,Y2端为高电平，保存了输入的编号。后来我在输入端加上电阻，电路就变稳定了。7、元件清单六人抢答器元器件表8、参考文献1康光华.电子技术基础模拟部分.高等教育出版社 2王建新.电子线

12、路实践教程.科学出版社 3顾德仁/万栋义 脉冲与数字电路.高等教育出版社 4余孟尝. 数字电子技术基础简明教程. 清华大学电子学教研组5宋学瑞. 电工电子实验教程. 中南大学出版社6 何希才. 常用集成电路简明速查手册. 国防工业出版社9、总结本学期课程设计以电子设计的形式，老师命题，学生选择老师的题目，并且组队操作其他的事情（包括设计总体方案、硬件电路、调试等工作）。趣味性强，同时也可以学到很多东西。 我们认为，在这学期的实验中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。 而且，这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 与队友的