课程设计八路数字抢答器
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电子课程设计
八路数字抢答器
学院： 专业班级: 姓名：
学号： 指导教师:
2013年12月i
一. 设计任务及要求 --------------------- 2
二. 总体框图 -------------- 2
三. 选择器件 -------------- 3
四. 功能模块 -------------- 6
五. 总体设计电路图 --------------------- 9
六. 收获心得与体会 --------------------- 122
八路数字抢答器
第一部分设计任务与要求
一个可供八个人抢答的多路抢答器，可以显示优先抢着的序号，并同时有灯光提 示。当一次抢答完毕，可由主持人按复位键重新开始下一次抢答。
（1） 抢答器同时供8名选手或8组选手比赛，他们的编号分别是 0、1、2、
3、4、5、6、7;
（2） 设置一个系统清零和抢答器控制开关，该开关由主持人控制；
（3） 抢答器具有锁存和显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在 LED数码管上显示。
（4） 设置指示灯，有人抢答则灯亮。
第二部分总体框图
1、 总体框图
图1抢答电路原理图
如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨 到“清零”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示0,主持人将开关置“开 始”状态，宣布"开始"抢答器工作。选手开始抢答到抢答完成：优先判断、编号 锁存、编号显示。当一轮抢答之后，禁止二次抢答。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。
2、 设计思路
本题目的根本任务是准确判断出第一个抢答者并将其锁存。 实现这一功能可 选择使用触发器或锁存器等在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁， 即使 其他组的抢答信号无效，同时还必须注意，第一个抢答信号应该在主持人发出抢 3
答命令之后才有效
当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码电路及数码显示电路显示出抢 答者的组别，同时该组的指示灯亮。
需等主持人清零后开始下一轮抢答。
第三部分 选择器件
选择的器件如表1所示。
表1 器件使用表
器件名称 数量
集成电路74LS148 1
RS触发器74LS279 2
非门74LS04 8
七段数码显像管 1
电阻1.0 k Q 9
电阻10.0 k Q 1
开关 9
指示灯 8
主要器件说明:
1、 74LS148
74LS148逻辑符号如图2所示。
9
7
£
14
图2 74LS148逻辑符号 1 10 帀
1 Y0 II
12 YI
13
1 Y2 N 7-ILSUS
b
V 币 EO
GS 4
74LS148内部原理如图3所示
图3 74LS148内部原理图
74LS148逻辑功能表如表2所示。
表2 74LS148逻辑功能表
输入 输出
EI 0 1 2 3 4 5 6 7 A2 A1 A0 GS E0
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 5
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
逻辑功能说明：当EI输入高电平时，输出全为高电平；
当EI输入低电平时，对最大输入数字进行优先编码，输出信号 为低电平有效的3位二进制编码。
2、 74LS279 74LS279逻辑符号如图4所示
1 e ————
A . ......... 1Q1 4
J ^1S1 -- 鼻
&IS2 1 ■- J i< * # a
i- * # a
i * ........ Ift2
r* H ……
图4 74LS279逻辑符号
74LS279内部原理图如图5所示
图5 74LS279内部原理图
74LS279逻辑功能表如表3所示
表三 74LS279逻辑功能表 6
输入 输出
S1&S2 R Q
1
1 Q
0 1 1
1 0 0
0 0
X
逻辑功能说明：输入S1 &S2高电平，R高电平，输出为Q,有保持的功能；
输入S1&S2低电平，R高电平，输出为高电平，有置1的功能;
输入S1&S2高电平，R低电平，输出为低电平，有置0的功能; 输入S1&S2低电平，R低电平，输出为不存在，不允许。
3、 74LS04 74LS04逻辑符号如图6所示。
U2A；
—A - 1—-
74LS04D
图6 74LS04逻辑符号
74LS04逻辑功能如表4所示。
表4 74LS04逻辑功能表
输入 输出
0 1
1 0
逻辑功能说明：输入低电平，输出高电平;
输入高电平，输出低电平。
第四部分 功能模块
1. 开关阵列电路
电路如图7所示，该电路由多路开关所组成，供抢答者使用，每 一抢答者与一个开关相对应（开关J1 — J8的代号分别是0、1、2、…6、 7，即抢答者的组号，便于主持人看到显示器上的数字后，能准确宣 布谁是优先抢答者）。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合； 当松开开关时，开关自动弹出断开。 7
J1
Key = 1 || ______ 3 -
2
J2
Key = 2 中
___ X ____ d
4
J3
— 3 帀 5
6
J4
Key = 4 E
II
. 1
JS
Key = S rp
1
____ h _______ d
=百
!■
______ 严 ___________________ -
J7
Key = 7 rp
1
A __
」
JS
= S rp
|i
七- 」
图7 开关阵列电路
2. 触发锁存电路
电路如图8所示，当某一开关被按下时，触发锁存的电路被触发， 在输出端产生相应的开关电平信息。同时为了防止其它开关随后触发 而产生紊乱，让最先产生的输出电平返回来将触发锁存器的电路锁 定。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题， 结果只能是它们中的任一个产生有效输出，任然达到了优先判断的效 果。 8
74LS279N
触发锁存电路
3. 数码显示器电路
数码管通常有发光二极管（LED ）数码管和液晶（LCD ）数 码管。LED数码管是目前最常用的数字显示器，它分为共阴管和共阳 管。一个LED数码管可用来显示一位0〜9十进制数和一个小数点。 小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显 示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2〜 2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5〜10mA。LED数码管要显示BCD 码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要 完成译码功能，还要有相当的驱动能力。
本设计提供的为LED数码管，电路如图9所示。它显示最先抢 答者的相应的代号，方便主持人宣布最先抢答者。I 0123 4*567E U1
74LS14ED U4A
-1S3 1Q1
74LS279N
U2A
131
J2-
14 012 so AAA GE ~1S1
-1S2
-1R1
*1S1
-1S2
1Q2
-1S3
U3 9
4. 指示灯电路
图10 指示灯电路
第五部分 总体设计电路图
1、总电路图
抢答器电路如图11所示。该电路完成三个功能：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；二是禁止其他 选手操作，使按键无效；三是后边的指示灯亮 图9 数码显示器电路
该部分电路由8个非门及8个指示灯组成，如图 10所示•当开关
闭合时，输入的为低电平，通过非门后变成高电平， 灯亮。
U12A X1
> r. 19 ,
X4
-n
> . 22
> - 23 _
X8
9 74LS04D 74LS04D
U11A
20__X3Q
2.5 V -o
2.5 V
U10A
74LS0AD
USA
74LS04D 2.5 V
USA
2.5 V
74LS04D
U6A 74LS04D
U7A
2.5 V
X7
-o
2.5 V A・
74LS04D
USA
74LS04D
