四路抢答器的设计.doc

西安邮电学院 数字电路课程设计报告书 院系名称 ： 学生姓名 ： 专业名称 ： 班 级 ： 实习时间 ： 题目：四路数字抢答器的设计 一 实验目的 （1） 设计一个四路抢答器。 （2） 掌握小型数字系统的设计方法、组装、和调试技术，将孤立、零碎的电路及电子学知识融汇到实际产品中去。 （3） 巩固数字电子技术所学的理论，着重解决工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力。 二 实验要求 （1） 抢答器同时提供4名选手参赛，分别用4个按钮表示。抢答时长为10秒。 （2） 输入抢答信号在“抢答开始”命令后的规定时间，显示抢答者的序号，相应的绿灯亮。在命令开始前抢答，显示违规者的序号，红灯亮。 （3） 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在数码管上显示选手。抢答实行优先锁存，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） 参赛选手在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作。显示器上显示选手编号和抢答时间，并保持到主持人清零为止。 （5） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。红灯亮，并禁止抢答。定时器上显示0。 三 使用元件 器件 数量 器件 数量 74lLS161 1片 74LS148 1片 74LS75 1片 74LS48 2片 74LS20 1片 74LS04 1片 74LS00 1片 74LS08 1片 555 1片 数码管 2个 电容4.7u 1个 电容103 1个 4.7ΚΩ 1个 150ΚΩ 1个 电阻100Ω 4个 面包板 1块 导线 若干 万用表 1台 四 总体方案的设计 图1为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，组号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关拨到“开始’状态，宣布抢答器开始工作。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、组号锁存、组号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人在再次操作“清除”和“开始”状态开关。 抢答电路优先编码电路 抢答电路 优先编码电路 锁存器 译码电路 译码显示 主持人开关 控制电路 脉冲产生电路 定时电路 译码电路 显示电路 扩展电路 主体电路 图1 五 单元电路的设计 1. 输入控制电路 此电路要求能够区分抢答者是否违规：若输入的抢答信号是在“开始”命令下达之前发出，则抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢答无效”的信号，并配合抢先信号锁定电路使指示灯发出相应的变化；若抢答信号是在“开始”命令下达之后发出的，则抢答有效。经分析，我认为可以通过控制电源开关来实现，判断抢答信号是否有效。这些可以用抢先信号锁定电路配合基本门电路和发光二极管实现。 2. 抢答电路 参考电路如图2所示，该电路由74LS148优先编码器、74LS75 D触发器、74LS48译码器和数码管组成。 该电路完成两个功能：（1）分辨出参赛选手按键的先后，锁存并显示优先抢答者的组号；（2）使其他选手案件操作无效。 工作过程： ，74LS148始终处于工作状态。 ,, ,74LS48也始终处于工作状态。开关S置于“清除”端时，将74LS148的I1～I4开关全部置于未抢答状态，此时I0～I7均处于高电平状态。当开关S置于“开始”端时，抢答器处于等待工作状态，当有选手按下键时，（例如按下I4），74LS148的输出经74LS75 D触发器锁存后，ABC=100，经译码器显示为“4”。此外，I1～I4中必有一个为0，将此信号经过与门输入到74LS75的E0/1,E2/3端，使触发器处于禁止状态，保证了抢答者的优先性。 图2 74LS148的功能真值表： 输 入 输 出 ST IO I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y2 Y1 Y0 YEX YS 1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X 0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X 0 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X 0 1 1 0 1 0 0 1 0 X X X X 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 X X X 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 X X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 X 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 74LS75的功能真值表： 输入 输出 E0/1 E2/3 Q 1 1 1 0 1 0 X 0 Q0 3.定时电