八路抢答器设计制作.doc

5.抢答器电路设计 一、 设计任务和要求···································1 二、 设计方案·········································3 三、电路设计计算与分析································5 1.抢答电路设计····································5 2.限时电路设计····································10 3.报警电路设计····································14 4.时序控制电路设计································15 5.计分电路设计····································15 6.整体电路的仿真与调试····························17 7.仿真时的问题与解决······························20 四、设计总结与心得····································21 五、设计元件清单·····································22 六、参考文献·········································22 一、设计任务和要求 在智力竞赛时，常常需要选手反应快，限时抢答。本次设计利用中小规模数字集成电路，设计多路抢答器，实现限时和计分功能。 多路优先抢答器功能要求： 基本功能： 1.涉及一个八路竞赛抢答器，可同时供8名参赛选手抢答用，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是J1、J2、J3、J4、J5、J6、j7、j8. 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编码显示数码管灭灯）和开始。 3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编码立即锁存并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。 4.计分系统分别对应八位选手，选手每答对一题，则连通开关加一分，然后断开开关。 扩展功能： 1.参赛选手在规定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清零。 2．如果规定抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统封锁抢答电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00，同时报警电路会响，禁止答题指示灯会亮，直到关闭报警开关为止。 二、设计方案的选择与论证 根据设计要求将八路抢答器分为主电路和扩展电路两部分。主电路完成基本的抢答功能，即：开始抢答后，当选手按动抢答按钮后，能显示选手的编号，同时能封锁抢答电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成限时及报警功能以及计分过程。 比赛开始时，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编码显示器灭灯，限时显示器上显示限定时间。当节目主持人宣布“抢答开始”并将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，限时器开始倒计时。若限定时间到，却没有选手抢答时，报警电路报警，指示灯亮起，并封锁输入电路禁止选手超时抢答。若选手在限定时间内按动抢答按钮，抢答器需完成以下工作： 1.优先编码器电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号； 2.指示灯亮起，提醒节目主持人注意； 3.控制电路对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答； 4.控制电路使限时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，是系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 八路优先抢答器的工作过程：主持人按动开始抢答的按钮后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器再经过数据锁存器，此时已限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示管，将最先抢答的选手的编号显示出来，并同时使指示灯亮起，至此完成了抢答功能。如果无人抢答，30秒减计数器减到00，会使到时指示灯亮，且有报警声。 八路优先抢答器设计总体方框图如图1所示。 三、电路设计计算与分析 1.抢答电路设计 抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用。二是要使其他选手的按键操作无效。因此选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279以及译码显示电路完成以上功能。 74LS148是八线---三线优先编码器，该编码器由8个信号输入端，3个二进制输出端，输入输出均为低电平有效。