八路搶答器設計書

1、目 錄一、 設計任務與要求2二、 總體方案設計與論證3三、 部分電路工作原理4四、 總體電路設計51. 搶答器電路52. 定時電路83. 報警電路94. 時序控制電路9五、 實驗器材清單10六、 總電路原理圖10七、 課程設計總結11八、 參考文獻12一、設計任務與要求 1. 搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0S7表示。2. 設置一個系統(tǒng)清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。3. 搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器發(fā)出報警聲響提示。選手搶答實行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。4. 搶

2、答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動開始鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時間0.5秒左右。5. 參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。6. 如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。二、總體方案設計與論證 如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：1.接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于靜止狀態(tài)，編號顯示器和指示燈滅，等主持人將開關置“開始”位置后，搶答器處于等候狀態(tài)，此時額可以進行搶答。2

3、.搶答器完成，優(yōu)先判斷搶答的組號，并將編號進行鎖存，然后通過譯碼器將編號顯示在七段數(shù)碼管上，并且揚聲器提示。3.當一輪搶答結束后，定時器停止、禁止第二次搶答。4.如果再次搶答必須由主持人操作“清除”和“開始”狀態(tài)的開關，即需要主持人清零。三、部分電路工作原理1.開關陣列電路 該電路由多路開關所組成，供搶答著使用，每一搶答者與一個開關相對應（開關S0S7的代號分別是8、1、2、6、7，即搶答著的組號，便于主持人看到顯示器上的數(shù)字后，能準確宣布誰是優(yōu)先搶答者）。開關應為常開型，當按下開關時，開關閉合；當松開開關時，開關自動彈出斷開。2觸發(fā)鎖存電路當某一開關被按下時，觸發(fā)鎖存的電路被觸發(fā)，在輸出端產(chǎn)

4、生相應的開關電平信息。同時為了防止其它開關隨后觸發(fā)而產(chǎn)生紊亂，讓最先產(chǎn)生的輸出電平返回來將觸發(fā)鎖存器的電路鎖定。若有多個開關同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結果只能是它們中的任一個產(chǎn)生有效輸出，任然達到了優(yōu)先判斷的效果。3數(shù)碼顯示器數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（ LED ）數(shù)碼管和液晶（ LCD ）數(shù)碼管。本設計提供的為 LED 數(shù)碼管，如圖4所示。它顯示最先搶答者的相應的代號，方便主持人宣布最先搶答者。 LED顯示器四、總體電路設計1.搶答器電路搶答器電路如圖所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作

5、無效。工作過程：開關S置于“清除”端時，RS觸發(fā)器的端均為0，5個觸發(fā)器輸出置0，使74LS148的0，使之處于工作狀態(tài)。當開關S置于“開始”時，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出,經(jīng)RS鎖存后,2Q=1,74LS48處于工作狀態(tài)，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，則經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，2Q，使74LS148的，處于禁止狀態(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的此時由于仍有2Q，使，所以74LS148仍處于禁止狀態(tài)，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置于“清除”然后再進行下

6、一輪搶答。若按下S0，經(jīng)RS鎖存器后，1Q=1，74LS148的輸出,經(jīng)RS鎖存后,2Q=1,74LS48處于工作狀態(tài)，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以經(jīng)譯碼顯示為“8”。保證搶答者的優(yōu)先性與上述類似。優(yōu)先判決器優(yōu)先判決器主要是由74LS148集成優(yōu)先編碼器等組成。該編碼器有8個信號輸入端，3個二進制碼輸出端，選通輸入端，選通輸出端和擴展端。其功能表如表2所示。從功能表中可以看出當“0”時，編碼器工作，而當“1”時，則不論8個輸入端為何種狀態(tài)，輸出端均為“1”，且端和端為“1”，編碼器處于非工作狀態(tài),這種情況被稱為輸入低電平有效。優(yōu)先編碼器74LS148功能表鎖存器SR鎖存器是該設計中保

7、證多個開關先后觸發(fā)而不發(fā)生紊亂的重要部分。用與非門組成的SR鎖存器的特性表 Q11001111010101111001101100010011譯碼器設計中選用的譯碼器型號是74LS48（共陰），其引腳排列如圖所示，其中、 BCD碼輸入端，、 譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅動共陰極LED數(shù)碼管。 測燈輸入端，“0”時，譯碼輸出全為“1”，數(shù)碼管七段同時電亮，以檢查數(shù)碼管各段能否正常發(fā)光。 滅燈輸入端，“0”時，譯碼輸出全為“0”。 作為輸出端使用時，稱滅“0”輸出端，在A=B=C=D=0時，而且 =0時，才會輸出低電平，表示譯碼器把不希望顯示的零熄滅了。熄零輸入端。用來熄滅不希望顯示的零。7

8、4LS48的引腳排列圖數(shù)碼顯示器LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，它分為共陰管和共陽管。在此只對共陰管作介紹，其電路和出線形式的引出腳如圖7所示。一個LED數(shù)碼管可用來顯示一位09十進制數(shù)和一個小數(shù)點。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為22.5V，每個發(fā)光二極管的點亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進制數(shù)字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當?shù)尿寗幽芰Α?LED數(shù)碼管2.定時電路由節(jié)目主持人根據(jù)搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數(shù)

9、器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74LS192進行設計。 3.報警電路由555定時器和三極管構成的報警電路如圖所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo143（RI2R2）C，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。 4.時序控制電路時序控制電路功能： 主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。 當設定的搶答時間到，無人搶答，揚聲器發(fā)聲，同時搶答器和定時電路停止工作。五、實

10、驗器材清單1. 數(shù)字實驗箱2. 集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。3. 電阻 510 2只，1K 9只，4.7k l只，5.1k l只，100k l只，10k 1只， 15k 1只， 68k l只.4. 電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。 5. 三極管 3DG12 1只。六.總電路原理圖七課程設計總結在這周我們學會了很多。特別是課堂上學不到東西。在這里我們第一次真正的把學的東西轉變成了電子產(chǎn)品。知道了團隊合精神的重要性，第一次知道了手中的電烙鐵，手中的

11、導線是有生命的。 通過這次設計，我對數(shù)字電路設計中的邏輯關系等有了一定的認識，對以前學的數(shù)字電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經(jīng)不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數(shù)字電路部分的內容。在這次設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 在此要感謝我的指導老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。在整個設計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個項目還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 八、參考文獻1、歐陽星明主編.數(shù)字邏輯（第二版）.武漢：華中理工大學出版社，20052、康華光等編.電子技術基礎-數(shù)字部分（第四版）.北京:高等教育出版社，20003、閻石等編.數(shù)字電子技術基礎（第四版）.北京:高等教育出版社，19984、秦增煌等編.電工學（第七版上下）.北京:高等教育出