八路抢答器的设计模板

八路抢答器设计

姓

名: 陈勇军

学	号: 系: 机械工程及自动化
院

指导老师: 王翠李元浩

目录

1、设计电路功效要求
2、设计电路原理框图
3、电路逻辑原理图及工作原理
4、各单元电路原理及逻辑设计（附所用集成器件引脚 功效及真值表）
5、电路安装和调试说明(试验中碰到问题及处理措施 及所采取方法)
6、对电路改善意见（含创新内容及构思）
7、收获体会及提议
8、设计参考资料

1、设计电路功效要求

要求设计一个八路抢答器,抢答器含有数据显示功效。系统外没有清除/开始键,由主持人控制,数字抢答器含有30S内抢答有效功效。本设计采取中小规模集成电路实现。

1、抢答器同时供8名选手或8个代表比赛,分别用8个按钮S0~S7表示。

2、设置一系统清除/开始控制开关,该开关由主持人控制。

3、抢答器含有数据锁存和显示功效。即抢答者按动本组按键,组号应立即在LED显示器上显示,并封锁其它组按键组号,同时扬声器发出报警声提醒。选手实施优先锁存。优先抢答选手组号一

直保持到主持人将系统清除为止。

4、数字抢答器定时为30S,当主持人开启“开始”键后,30S定时器 开始工作,同时扬声器发出短暂声响。

5、抢答器在30S内进行抢答,则抢答有效。假如超出30S定时,无抢答者,则此次抢答无效。系统报警并严禁抢答,定时显示器上显示00。

2、设计电路原理框图

图1所表示为总体方框图。

图2-1 原理框图

3.电路逻辑原理图及工作原理

图3-1所表示为电路逻辑原理图。其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到"清零

"状态,抢答器处于严禁状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间;主持人将开关置;开始"状

态,宣告"开始"抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提醒。选手在定时时间内抢答时,

抢答器完成:优先判定、编号锁存、 编号显示、 扬声器提醒。 当一轮抢答以后,定时器停止、

严禁二次抢答、定时器显示剩下时间。 假如再次抢答必需由主持人再次操作"清除"和"开始"状

态开关。

图3-1电路逻辑原理图4、各单元电路原理及逻辑设计

4.1抢答器电路
图4-1所表示为必做试验电路参考图。电路选择优先编码器 74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路关键完成两个功效:一是分辨出选手按键前后,并锁存优先抢答者编号,同时译码显示电路显示编号（显示电路采取七段数字数码显示管）;二是严禁其它选手按键,其按键操作无效。工作过程:开关S置于"清除"端时,RS 触发器R、S端均为0,4 个触发器输出置0,使74LS148优先编码工作标志端＝0,使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时,抢答器处于等候工作状态,当有选手将抢答按键按下时（如按下S5）,74LS148输出经RS锁存后,CTR=1,RBO =1,七段显示电路74LS48处于工作状态,4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。另外,CTR＝1,使74LS148优先编码工作标志端＝１,处于严禁状态,封锁其它按键输入。当按键松开即按下时,74LS148 此时因为仍为CTR＝1,使优先编码工作标志端＝1,所以74LS148仍处于严禁状态,确保不会出二次按键时输入信号,确保了抢答者优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

图4-1 抢答器电路图

4.2、拓展试验电路参考图

图4-2为拓展试验参考电路。该部分关键由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同时加

减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电

路图3-1所表示。两块74LS192实现减法计数,经过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟

信号由时钟产生电路提供。74192预置数控制端实现预置数,由节目主持人依据抢答题难易程度,

设定一次抢答时间,经过预置时间电路对计数器进行预置,计数器时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

按键弹起后,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DPY_7-SEG上,

当有些人抢答时,停止计数并显示此时倒计时时间;假如没有些人抢答,且倒计时时间到时, 输

出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。

图4-2 拓展试验电路图

4.3 集成器件引脚功效及真值表

74LS192引脚排列及功效表

表4-174LS192 功效表

74LS279引脚排列

S=S1·S2

图4-5 74LS279 引脚排列图

74LS04引脚排列

图4-6 74LS04 引脚排列图

74LS08引脚排列

图4-7 74LS08 引脚排列图

74LS48引脚排列及功效表

图4-8 74LS48引脚排列图

表4-2 74LS148功效表

74LS148引脚排列

16	15	14	13	12	11	I1	10	9	Y0
VCC	YS	YES	I3	I2			I0

74LS148

1	I4	2	I5	3	I6	4	I7	5	S(E)	6	Y2	7	Y1	GND
														8

图4-9 74LS148引脚排列图

表4-3 74LS148功效表

555定时器

图4-10 555定时器引脚图

元件清单

1kΩ电阻: 7

发光二级管: 1

74LS148: 1

74LS279: 1

74LS48: 1

（5V）共阴数码管: 1

尖嘴钳/拨钱钳 1

镊子 1

面包板 1

导线

拓展

74LS192: 2

74LS48: 2

共阴数码管: 2

74LS08: 1

74LS04: 1

555: 1

10uF（25V）电容: 1

发光二级管: 1

1kΩ电阻: 15

62K 1

15K 1

104电容 1

5、电路安装和调试说明(试验中碰到问题及处理措施及所采

取方法)
因为我们只在接触面包板机会少,对它性能不是很了解,不能很好利用它,试验中碰到了

很多困难,不过经过学习我们对面包板有了很好了解,而且能够利用它。

试验中出现了一下问题:
5.1 当我们连接好电路时,发觉共阴数码管BS201并不显示数字,二极管也不发光,开关也 接错了。

处理方法:经过检验发觉电路中全部芯片没接+5V和0V。我们把各芯片+5V引脚接上+5V,把接地引脚接地,把开关接正确。

5.2 处理上面问题后共阴数码管BS201能显示数字,二极管也能发光,可是数码管只能显 示数字0、2、4、6。

处理方法:我们再次检验电路,结果发觉74LS148芯片15号引脚没接+5V,我们用导线将其接到+5V上,电路最终正常工作了。

5.3 做拓展试验时,电路接完后发觉共阴数码管BS201能显示数字不正确。

处理方法:经过检验电路发觉74LS148芯片上置数引脚有一个接错了。我们用导线将其连接正确。

5.4 共阴数码管BS201能显示30, 也能到计时,可是到计数据不正确。

处理方法:经过检验电路发觉555定时器没有单独接电源。我们把555定时器单独接上电源,电路能实现试验要求功效。

5.5 电路能实现试验要求功效,可是共阴数码管BS201显示数字不是很清楚。

处理方法:检验电路,发觉电路连接是正确,叫老师过来验收,老师说可能是哪里接触不良,

但合格了。

6、对电路改善意见（含创新内容及构思）
1) 在抢答器电路中8个开关上各串联一个小喇叭,当有些人抢答时能够发出“哒……” 提醒音,能够使主持人在第一时间找到抢答者。

2) 可采取板载蜂鸣器。

7、收获体会及提议
做数字电路综合试验不仅是对前面所学知识一个检验,也是对自己能力一个提升。能够提升自己动手能力。 这次试验老师安排了4天时间,我们经过努力用3天便完成了任务。在试验中我碰到了很多问题,但经过努力我全部一一处理了,最终完成了试验任务。经过这次试验我对数字电路有了新认识,知道理论和实践是有很大差异。我们要不停提升自己动手操作能力,才能在以后工作中得心应手。