数字电子技术基础课程设计--三路数字抢答器.doc

数字电子技术基础课程设计 题目：三路数字抢答器 学院：信息工程学院 班级：电气052 姓名：张路路 学号：0504030210 同组姓名：韩旭 姬鹤鹏 一、设计任务与要求 1. 抢答器同时供3名选手比赛，分别用3个按钮A,B,C表示(三个高低电平开关）。 2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S（高低电平开关），该开关由主持人控制。 3. 抢答器具有锁存与显示功能（显示功能用三个发光二极管1，2，3来代替）。即选手按动按钮，锁存相应的编号，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手相对应的发光二极管的灯亮起，一直保持到主持人将系统清除为止。 4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间规定为10秒。当主持人启动开始键后（即S开关拨到高电平），定时器进行减计时，从10秒到00秒。 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，选手相对应的发光二极管亮起，显示器上显示选手抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，则有一个提示灯亮起（用发光二极管4），说明规定时间已到，不能再抢答。定时显示器上显示00。 二、总电路图及设计原理 如图1所示。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关S拨到清除状态（即低电平），抢答器处于禁止状态，定时器显示设定时间即10；主持人将开关S置“开始”状态（即高电平），宣布开始抢答器工作。定时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存，优先抢答选手的灯亮起。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。如果时间已到无人抢答，本次抢答无效，则发光二极管4亮起，且定时器时间显示00。 总电路图见下一页 三、各单元电路设计说明及电路图 1、 抢答器电路原理及设计： 参考电路如图２所示。该部分主要由74LS74双D触发器，74LS08四2入与门，74LS30八入与非门和74LS27三3入或非门等电路组成。该电路有一总控制开关S（相当于复位键，接到每个触发器的R端和定时电路部分的74192的LD端）。在抢答器部分，该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时选手所对应的灯亮起；二是禁止其他选手按键操作无效，由于高电平有效，所以只要有一人先抢答，那么触发器输出端Q1Q2Q3中只要有一个为高电平，通过G3后输出低电平，脉冲保持稳定，所以其他选手被锁定，不能再抢答。 　 图2-抢答部分电路接线图 2、定时电路原理及设计： 该部分主要由74LS192减法计数电路，一个或非门G4和2个7段数码管等相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数，其时钟信号由G2门输出端提供。74192的预置数控制端实现预置数，由主持人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，本设计设为10秒倒计时，所以可以在计数器的预置数控制端输由8个高低电平开关控制）。则译码显示器上显示10。当总开关S为高电平时（接到LD端），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上为10秒，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间，这部分工作原理在图2中，G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止。当开始后还没人抢答，G1为高电平，CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。当选手在定时时间内按动抢答按键时，A，B，C当中有一高电平，通过G1或非后，G1为低电平，封锁了CP信号，定时器处于禁止工作状态；当定时时间到时，如果没有人抢答，只要当输出端满足都，输出端通过G4或非后，G4为高电平，同时传给了CR端和具有提示功能触发器的D输入端上，所以发光二极管4亮起，并且CR端使定时电路保持00状态不变；同时以后选手抢答无效。 图3-可预置时间的定时电路接线图 四、调试说明，调试中遇到的问题及解决方法 电路图设计完后，把所需的器件安装到实验箱上，并按照各个管脚图连线。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。最后要调试一下。 有人抢答部分调试： 看是否实现了有人抢答时相应灯亮起并且锁存其他选手的信号灯。 步骤：当把S开关调到高电平，计时器开始倒计时，有一人抢答后（A，B，C中任意一个调到高电平），相对应的灯亮起，并且计时器时间停止，当其他选手再抢答（即剩余的两个开关再调到高电平），灯不亮起，实现了锁存其他选手信号的功能。只有当S调为低电平时，灯灭掉，并且定时时间又显示为10。所以总控制开关S的功能也实现了。 2. 无人抢答部分调试： 看是否实现了无人抢答时灯4是否亮起。 步骤：当把S开关调到高电平，计时器开始倒计时，规定时间10秒倒计时已到，仍无人抢答，所以发