抢答器课程设计

1、1.设计任务设计八名选手抢答器2.设计要求1.可容纳8个选手同时参加比赛，各有一个抢答按钮。主持人通过一个开关控制抢答系统。 2.主持人可预先设定抢答时间，显示倒记时。如时间倒记为零时，仍然没有选手抢答，锁定抢答器，再抢答无效，直到主持人再次宣布开始抢答。3.抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的数据用数码管显示出来。在主持人宣布抢答开始前，如果有选手已按下抢答按钮，系统会锁定并显示犯规选手的相应编号；当主持人宣布抢答开始时，倒记时开始，选手们可以抢答，系统会锁定并显示规定时间内最先抢答的选手的相应编号。4.抢答器对参赛选手动作的先后要有很强的分辨能力，即使他们动作的先后只相差几毫秒，

2、抢答器也要能分辨出来。也就是说，系统不显示后动作选手的编号，只显示先动作选手的编号，并保持到主持人清零为止。一、单元电路设计（一）抢答电路设计电路选用优先编码器 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。先编码器74LS148是8线输入3线输出的二进制编码器（简称8-3线二进制编码器），其作用是将输入这8个状态分别编成8个二进制码输出。优先编码器允许同时输入两个以上的编码信号，不过在优先编码器将所有的输入信号按优先顺

3、序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。由表看出74LS148的输入为低有效。优先级别从至递降。另外，它有输入使能，输出使能和。74LS148芯片的功能表输入输出I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I72101X X X X X X X X1 1 11 101 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 00X X X X X X X 00 0 0 0 10X X X X X X 0 10 0 1 0 10X X X X X 0 1 10 1 0 0 10X X X X 0 1 1 10 1 1 0 10X X X 0 1 1 1 11 0 0 0 10X X

4、 0 1 1 1 1 11 0 1 0 10X 0 1 1 1 1 1 11 1 0 0 100 1 1 1 1 1 1 11 1 1 0 1优先编码器是8线输入3线输出的二进制编码器,其作用是将输入 I0至I7 ，8个状态分别编成8个二制码输出.其功能如真值表所示.由表可以看出74LS148R的输入低有效.优先级别从 I7至I0递降.另外它有输入使能/ST,输出使能/YS和/YEX； /ST=0允许编码,/ST=1禁止编码/ST=0允许编码,/ST=1禁止编码, /YEX=0表示/Y2/Y1/Y0是编码输出，/Y EX=1表示/Y2/Y1/Y0不是编码输出/YEX为输出标志位。74LS279

5、芯片具有锁存器的功能，其内部是由4个RS触发器组成的。当有一个人优先抢答后其它的就不能抢答了，其它的虽然有电平输入，但是输入的电平保持原态不变。12345678161514131211109 4Q 3Q 1Q 2Q GND 74LS279四锁存器图1 74LS279引脚图输入12 输出Q0 0 00 X 1X 0 11 1 01 1 11110没改变表174LS279 锁存器功能表译码、显示电路译码电路由74LS48组成。而译码是编码的逆过程，其任务是恢复编码的愿意。按内部连接方式不同，七段数字显示器分为共阴极和共阳极两种。74LS48七段显示译码器74LS48芯片是一个十进制（BCD）译码器

6、，可用来驱动共阴极的发光二极管显示器。74LS48的内部有升压电阻，因此无需外接电阻（可直接与显示器相连接）。74LS48其引脚图如下图2，其功能表如下表 91011121314151674LS48 4-7译码器/驱动器 GND87654321图2 74LS48引脚图74LS48的功能表如下表所示。其中，A3A2A1A0为8421BCD码输入端，ag为7段译码输出端。功能或数字输 入输 出显示字型a b c d e f g灭 灯试 灯动态灭零××0 ×0 0××××××××0 0 0

7、00（输入）100 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0灭灯8灭灯01234567891 11 ×1 ×1 ×1 ×1 ×1 ×1 ×1 ×1 ×0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 10 0 1

8、 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 10123456789表1.5 74LS48的功能表为试灯输入：当=0时，/=1时，若七段均完好，显示字形是“8”，该输入端常用于检查74LS48显示器的好坏; 当=1时，译码器方可进行译码显示。用来动态灭零，当=1时，且=0，输入A3A2A1A0=0000时，则/=0使数字符的各段熄灭；/为灭灯输入/灭灯输出，当=0时不管输入如何, 数码管不显示数字；/为控制低位灭零信号,当=1时, 说明本位处于显示状态;若=0, 且低位为零, 则低位零被灭。（二）定时电路设计原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉

9、冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图2.7所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74LS192的预置数控制端实现预置数，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。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，以后选手抢答无效。74LS192芯

10、片的介绍74LS192的引脚图图2.174LS192功能表              输入     输出MRD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0 1 × × ×××××0000 0 0 × ×dcbadcba 0 1  1&

11、#215;×××    加计数 0 1 1 ××××    减计数74LS192的预至数计算，其中：TCU 是加计数进位输出端，当加计数到最大数值时，TCU 发出一个低电平信号（平时为高电平）；TCD 为见计数借位输出端，当减计数到0时，TCD 发出一个低电平信号（平时为高电平），TCU 和TCD 负脉冲宽度等于时钟低电平宽度。根据要求使用两片74LS192的异步置数功能构成三十进制减法计数器。30进制数器的预制数为N=（00

12、11 0000）8421BCD=（30）D。74LS192（1）计数器从0011状态开始计数，因此，就因取D3D2D1D0=0011。；74LS192是计数器从0000状态开始计数，那么，就因取D3D2D1D0=0000。计数脉冲从CP端输入。它的计数原理十，每当地为计数器的BO端发出负跳变借位脉冲时，高位计数器减1计数。当高位计数器处于全0，同时在CPD=0期间，高位计数器BO=LD=0，计数器完成异步制数，之后BO=LD=1，计数器在CPD时钟脉冲作用下，进入下一轮减计数。555定时器引脚图 DIS TH CO5678555定时器GND OUT 4321图2.9 555定时器555定时器构

13、成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲（三）时序控制电路的设计抢答与定时电路的时序控制电路如下图3所示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入正常抢答工作状态。2.当参赛选手按动抢答按键时，抢答电路和定时电路停止工作。3.当设定的抢答时间到，无人抢答时表示此次抢答无效。4.当参赛选手按动抢答按键时，抢答电路和定时电路停止工作。5.当设定的抢答时间到，无人抢答时表示此次抢答无效。图3 时序控制电路工作原理是：主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始&

14、quot;位置时，来自于74LS279的输出 1Q等于0，经G3反相，输出为1，则555产生的时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端（图中用CLCK表示接入到74LS192CPD端的信号），定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则"定时到信号"为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能1的要求。当选手在定时时间内按动抢答按键时， 74LS279的输出 1Q等于1，经G3反相，输出为0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能2的要求。当定时时间到时，

15、则"定时到信号"为0，/ST=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁时钟CP信号， 保持00，实现3功能。二、仿真电路（一）抢答电路仿真（二）定时电路仿真（三）总体电路仿真三、 样机制作及调试（一）显示电路的调试主要是由一块74148和一块7448芯片以一个七段LED数码显示器组成的.在调试时,可以在编码器的各输入端接上开关,当接上电源后,用各开关打开或断开来判断七段LED数码显示器是显示正常.（二）锁存电路的调试在调试锁存电路时,我们可以在各触发器的Q端接各接上一个发光二极管,接上电源,主持人开关打开,任意按下一路抢答开关,看

16、其对应的发光二极管是否亮,然后再按其它开关,这时其它的二极管应该不发亮才算正常.（三）清零电路调试清零是由主持人控制的.这个电路比较简单,只有一个指示灯,当主持人开关断开时,指示灯通过接地连接到各触发器的清零端,这时七段LED数码显示器应显示为0,电路正常工作。（四）定时电路 用示波器检查 555 的输出波形是为 1Hz 的方波信号，正常工作。（五）实物焊接。（四）总结第一次做课程设计，刚开始看到题目觉得还挺简单的，在multisim在软件仿真过程中，我先是根据自己对八路智能抢答器要求的理解和思考，自己有了一份构思，包括整个电路有多少部分，每一部分起什么作用，每一部分该如何设计，如何将它们联系

17、起来构成一个整体等等。终于，我自以为做出符合要求的智能抢答器，但后来和同学们交流了想法后，我才发现自己的设计存在着诸多的缺陷，这让我感觉到无比的失落感，在老师和同学们的帮助下，才最终完成仿真。在实物焊接过程中，太多的线路布局，需要整理，焊接，而且一次一次的出错，一次一次的检查，一次一次的重新来过，花了太多的时间对其中某一小的问题探索思考，只因一份执着支持着我，让我无法放弃，成功就在彼岸。在多次的重复的过程中，我在问题中寻找答案，在研究、思考中了解、深刻的了解数子抢答器原理，并且可以扩展本学期所学的数电知识归纳总结。这次小学期让我收获丰富啊！致 谢我首先感谢辽东学院给我们B1106班学生提供的这