数字式抢答器的设计.doc

数字式抢答器的设计 一、设计任务与要求 1．设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，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K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8。 2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。 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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4．抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(30秒)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行倒计时，并用显示器进行显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续时间0.5秒左右。 5．参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 6．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统进行短暂的报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示00。 二、设计参考 数字抢答器的总体框图如图8.34.1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其它选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。 三、设计报告要求 1.画出数字抢答器的总体框图及完整的逻辑电路图，并说明其设计原理及工作过程。 2.说明实验中产生的故障现象及解决方法。 3.心得、体会和建议。 四、总体框图 五、实验内容 １、各芯片的工作原理及电路图。 (1) 74LS373锁存器 74LS373与单刀双掷开关相连作为8位选手的抢答锁存开关，它的4脚、7脚、8脚、13脚、14脚、17脚、18脚、3脚分别连接单刀双掷开关J1---J8。单刀双掷开关的双掷的两个端脚分别接5V和0V高低电平。 1脚OE为 三态允许控制端（低电平有效）。当三态允许控制端OE 为低电平时，1Q~8Q为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，1Q~8Q 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。本实验中1脚接地为低电平。 11脚作为锁存允许端与74LS76的15脚相连，74LS76的15脚输出电平的高低变化控制74LS373的导通与锁存。具体控制过程为11脚为高电平时，整个芯片呈“透明”状态，即输出端的电位随输入端的变化而变化；当11脚为低电平时，输出的信号被锁存， 不再受输入端的影响。 20脚接高电平5V，1脚和10脚接地。2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚、19脚分别与74LS148的4脚、3脚、2脚、1脚、13脚、12脚、11脚、10脚相连。 其芯片的连接图如下： 图1 74LS373电路连接图 (2) 74LS148优先译码器 74LS148优先编码器，作用是将74LS373输出的电信号编码。 其4脚、3脚、2脚、1脚、13脚、12脚、11脚、10脚与74LS 373的输出端2脚、5脚、6脚、9脚、12脚、15脚、16脚、19脚分别相连。 6脚、7脚、9脚分别与CD4511的2脚、1脚、7脚相连。 14脚连接74LS76的1脚和6脚，15脚接CD4511的4脚。作用为74LS148不译码时，14脚为高电平；译码时，14脚为低电平。通过两种状态电平变化产生的高低脉冲来控制74LS76。当74LS148输入端全为高电平，15脚为低电平，译码时为高电平，从而控制CD4511。 5脚、8脚接地，16脚接高电平。 74LS148的真值表和连接电路图如下： 输 入 输 出 Is I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 A2 A1 A0 E S 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1 1 1 1 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? ? ? 0 1 ? ? ? ?