四路抢答器课程设计

1、河南城建学院抢答器课程设计任务书班 级： 0912131 专 业 ：电气工程及其自动化 课程名称： 电子技术课程设计 指导教师： 姓 名 ： 田* 电气与信息工程学院2014年6月目录摘要2一.设计目的和要求31、设计目的32、设计要求3二.前言4三.功能介绍5四.总方案设计6五.具体电路设计75.1主电路设计75.2设计所需的元件8六.设计原理9七.主要芯片介绍107.1 74LS175 四d触发器107.2 74LS20 4输入双与非门117.3 74LS00 2输入四与非门11八.四人抢答器仿真12九.结束语13十.参考文献14摘要：实现抢答器功能的方式有多种，采用模拟、数字电路或模拟混

2、合电路，可以实现多路抢答器的功能。现介绍的是用数字电路设计的四路抢答器，以74LS175、74LS00、74LS20为核心，具有反应快、功能齐全、实用性强的特点。关键词：抢答器；电路；仿真；设计一.设计目的和要求1、设计目的本课程设计是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生积累实际电子制作经验，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。2、设计要求其它信号，直到主持人再次清除信号为止。1、 四组参赛者进行抢答，当抢答组按

3、下抢答按钮时，抢答器能准确的判断出抢答者。2、抢答器应具有互锁功能，即某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。3、抢答器应具有限时功能，即限制抢答时间、答题时间等，要求显示时间数据。4、系统具有一个总的复位开关。二.前言在日常生活中各种竞赛场合经常要用到抢答器，在电视台和娱乐场所等大型场合中的智力抢答更是不可缺的系统，其利用的是大型显示屏显示数字。抢答器不但在以上场合取到很大的作用，而且在现代制造业中也有很重要的作用。现代电子技术的飞跃发展，各类智能化产品相应而出，抢答器也不例外；数字电路具有电路简单、可靠性高、成本低等优点，本设计就以数字电路为核心设计四位抢答器。而本次课程设计技术目标与要求是

4、设计四路的抢答器，附有简单的抢答功能，不仅可以用于比赛，娱乐抢答，知识竞赛等活动，也可以用于各类需要竞争的场合，抢答器的运用非常附有人性化，应用非常广泛。三.功能介绍1、抢答器最多可供4名选手参赛，编号为1-4号，各队分别用一个按钮（分别为S2S5）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S1，该开关由主持人控制。2、抢答器具有数据锁存功能，并将锁存数据用LED数码管显示出来，直到主持人清零。3、开关S1作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S1被按下时抢答电路清零，当开关S1松开时则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关S2S5实现。4、有抢答信号输入（开关S2S5中的任意一个开关被按下

5、）时，并显示相对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。四.总方案设计如图1所示为设计方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灯灭，主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始” 抢答器工作。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。当一轮抢答之后，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再操作“清除”和“开始”状态开关。抢答锁存电路译码电路显示器按钮 主持人控控制电路制开关图1 总设计方框图五.具体电路设计5.1主电路设计主设计电路如图2，电路选用74LS17

6、5、74LS00、74LS20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，并锁存抢答者的编号，同时在显示管显示；而是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S1按下时，电路断开输入端为零，开关S1闭合时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答器按键按下时（如按下S2），74LS175的输出镜RS锁存后，CTR=1，RBO（口4）=1，七段显示路74LS175处于工作状态，4Q3Q2Q=010，经译码显示为“2”。此外，CTR=1,使74LS175其他工作端等于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，74LS175的此时由于仍为CTR=1，使优先编码工作标

7、志端为1，所以74LS175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。如果再次抢答需要主持人将S1开关重新按下然后才能进行。具体的电路连线如图2图2 主电路图5.2设计所需的元件74LS1759（四d触发器） -1个；74LS20（4输入双与非门）-1个；74LS00（数据选择器） -1个；导线若干六.设计原理设计的电路中74LS175为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上升沿时，D1-D4被锁存到输出端（Q1-Q4）。在CLK其他状态时，输出与输入无关。其异步复位端为低电平时，Q1-Q4输出为低，/Q1-/Q4输出为高。电路上电后，按下复位按键，/Q1-/Q4输出高电

8、平，与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。同时用它们作为输入的与非门U1A输出为低电平。电路进入准备状态。这时，假设有按键S2被按下，与非门U1B的输出将由低变成高电平，形成一个上升沿经过两个非门的延迟后作为175CLK的输入。CLK得到上升沿后会将D1上的数据锁存，这时由于S2是按下的，D1上应为高电平，故175的/Q1输出为低电平。对应得LED被点亮，同时与非门U1A的输出也变为高电平。它为高电平后，按键的两端都为高电平，故按下除复位之外的任何的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定。达到了既定的功能目标。七.主要芯片介绍7.1 74LS175 四d触发器74LS175为四输入八输出

9、的D触发器，输入端口为D1、D2、D3、D4，输出端口为Q1、Q2、Q3、Q4和/Q1,/Q2,/Q3,/Q4，内部电路图为图3所示。图3 74LS175原理图7.2 74LS20 4输入双与非门 Y= ABCDinputsoutputsABCDYXXXLHXXLXHXLXXHLXXXHHHHHL图4 74LS20功能表图5 74LS20原理图7.3 74LS00 2输入四与非门 Y=ABInputsoutputsABY001011101110图6 74LS00 功能表图7 74LS00 原理图八.四人抢答器仿真按照总体电路图在仿真软件Multisim上一一选择芯片进行连接，然后启动观察。为各

10、个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值。进行仿真后电路如下图8图8 四人抢答器仿真图九.结束语电子课程设计刚开始，和搭档拿着选定的题目觉得很简单。脑海中马上就出现了几个设计思路，但在设计的几天里才发现设计并不是那么简单。毕竟课程设计不同于实验课，电路图都要自己设计，而且要着眼整个系统。原来的思路一个个被排除掉。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合。在设计过程中，既有用过的芯片，又有没有用过的，只得自己查表，分析功能。即学即用。最后仿真调试阶段，哪怕一个小小的错误就会使结果出不来。只好一条线一条线的查。结果终于出来了，又发现有的地方还应改进，经过反复的仿真，最终得到了满意的效果。通过这次课程设计，使我受益颇多，既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学的分析实际问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。十.参考文献1童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005. 2臧春华.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005. 3邱关源 罗先觉.电路（