数电课设八路抢答器.doc

沈阳航空航天大学
课程设计
八路抢答器电路的设计
班级/ 学号 94070401-012
学生姓名胡迪
指导教师关宗安
概述
随着现代社会的不断发展,各种娱乐竞赛节目融入到人们生活当中,增添了趣味性又活跃人们思维的智力抢答竞赛一直深受人们的青睐,在许多比赛活动中,为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者,通常设置一台抢答器,通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。从简单的报警抢答到可以显示选手号码的抢答,我们看到了数字电路的不断改进。其中有关选手抢答先后争议和计时系统不健全为主办方和选手们带来困扰,所以针对解决抢答时面临的问题,就需要计时抢答系统的改进,使比赛增加更多的公平性,因此用逻辑电路芯片等电子元件设计出性价比高、功能完善、误差小、耗能低、抗干扰能力强的抢答电路,会为各种竞赛节目带来方便。
二、方案分析
设计一个八路抢答器,可以同时供8名选手或8个代表队比赛,其原理框图如图1所示。基于计时和抢答两种主要功能设计,在抢答端我决定利用74LS148优先编码器实现,然后采用74LS279进行锁存,最后经数码管显示。在扩展的定时电路方面,决定应用减法计时,同时用到了555脉冲信号,附加了LED显示报警。所应用的电学元件都是平时教学中所学到的,原理简单易懂,直观明了,容易在MULTISIM仿真中实现且适合于实际中实践应用。
图1 八路抢答器电路的原理框图
三、电路设计

抢答部分原理图如图2所示。此部分电路主要完成的功能是实现8路选手抢答并进行锁存,同时有相应发光二极管点亮和数码显示。该电路主要完成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号(显示电路采用七段数字数码显示管);二是禁止其他选手按键,其按键操作无效。工作过程:主持人使用开关S 置于"清除"端时,RS 触发器的 R、S 端均为0,4个触发器输出置0,使74LS148 的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,抢答器处于等待工作状态,当有选手将抢答按键按下时(如按下S5),74LS148 的输出经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”。此外,CTR =1,使74LS148 优先编码工作标志端=1,处于禁止状态,封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时,74LS148 的此时由于仍为CTR=1,使优先编码工作标志端=1, 5 所以74LS148 仍处于禁止状态,确保不会出二次按键时输入信号,保证了抢答者的优先性。只要有一组选手先按下抢答器,就会将编码器锁死,不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。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2 抢答模块原理图
74LS148工作原理:
74LS148的输入端和输出端低电平有效。~是输入信号,~为三位二进制编码输出信号,=1时,编码器禁止编码,当=0时,允许编码。是技能输出端,只有在=0,而~均无编码输入信号时为0。为优先编码输出端,在=0而~的其中之一有信号时,=0。~各输入端的优先顺序为:级别最高,级别最低。如果=0(有信号),则其它输入端即使有输入信号,均不起作用,此时输出只按编码,=000。优先编码被广泛用于计算机控制系统中,当有多个外设申请中断时,优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。表1为其真值表。
表1 74LS148真值表
输入
输出
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
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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
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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
译码显示电路工作原理:
显示译码器由译码输出和显示器配合使用,本设计采用了74LS48, 输出是驱动七段字形的七个信号,二进制译码器将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对