电子技术六路抢答器
- 格式:doc
- 大小:247.00 KB
- 文档页数:16
1实验目的及任务要求1.1目的设计一种基于电子技术中集成芯片设计的抢答器,用六个开关模拟六个抢答按钮,抢答者按动本组序号开关,最先抢到的组号立即锁存到一位LED数码管显示器上,并有锁存功能。
主持人可将系统复位,LED显示器自动清零灭灯,可再次抢答。
1.2任务和要求采用模拟电子技术和数字电子技术课程上学习的集成电路来设计一个有一定应用性的抢答器电路,用集成芯片设计简单抢答器电路。
要求:1、抢答器应具有锁存、显示功能、抢答组数等于六组,抢答者按动本组序号开关,最先抢到的组号立即锁存到LED数码管显示器上。
2、主持人可将系统复位,LED显示器自动清零灭灯,可再次抢答。
2方案选择与论证应题目要求,采用集成芯片设计简单抢答器电路。
抢答者通过控制开关,来抢取答题机会。
实验室所提供的开关分为两种:一种为按钮型,一种为拨动型。
本次设计需要这两种开关同时作用。
相应地,主持人所操作的开关需要在较长时间处于同一个状态。
因为要将六路的开关量转变为对应的数字显示,而显示译码器接收的是BCD码,所以这里要采用到8—3线编码器,而74LS148是一个中规模且具有优先编码权的集成器件,它的优先权按输入编号从高到低,符合题目要求。
因为编码器是组合逻辑电路,信号不能保持,一旦某一路的抢答按钮抢答结束,输出编码也就不复存在,数字也就无法持续显示,所以为了能使数码管正确地显示每一路输入的对应编码,还必须把74LS148输出的反码再正过来,必须使用锁存电路,对74LS148的输出取反的同时并锁存,直到复位信号到来。
3元器件选择和电路参数计算3.1 8—3优先编码器将二进制数码(0或1)按一定的规则组成代码表示一个特定对象,称为二进制编码。
具有编码功能的电路称为编码电路,而相应的MSI芯片称为编码器。
将八位对象输入,输出三位二进制代码,该编码器称为8—3线二进制编码器。
基本编码器的编码电路需对输入的信号有所限制,任何时刻只允许编入一位被编信号,否则输出将发生混乱。
实际中常常遇到同时输入多路信号的情况,这时需要选用优先编码器。
优先编码器对输入的信号安排了优先编码顺序,允许同时输入多路编码信号,但编码电路只对其中优先权最高的一个输入信号进行编码,所以不会出现编码混乱。
图3.1.1是典型的8—3优先编码器74LS148的引脚图。
图3.1.174LS148的引脚图/EI是使能端,低电平有效。
EO和/GS都为输出,且相反。
当/EI有效,且正常编码时,即八个输入中有任意一个输入有效,则EO为高电平,/GS为低电平;如果没有一路输入为低电平,则EO为低电平,/GS为高电平。
即当/EI=1时,禁止编码、输出(反码):无论输入端有无有效信号,/A2、/A1、/A0为全1。
当/EI=0时,允许编码,在/I0~/I7输入中,输入/I7优先级最高,其余依次为:/I6、/I5、/I4、/I3、/I2、/I1、/I0等级排列;当某一输入端有低电平输入,且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时,输出端才输出相应该输入端的代码。
表3.1.1是74LS148的真值表。
表3.1.1 74LS148的真值表输入输出/EI /I0/I1/I2/I3/I4/I5/I6/I7/A2/A1/A0/GS EO1 x x x x x x x x 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 00 x x x x x x x 0 0 0 0 0 10 x x x x x x 0 1 0 0 1 1 00 x x x x x 0 1 1 0 1 0 1 00 x x x x 0 1 1 1 0 1 1 1 00 x x x 0 1 1 1 1 1 0 0 1 00 x x 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 00 x 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 00 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 3.2触发器触发器是指能存储一位二值信息的单元电路,它是在门电路的基础上引入适当的反馈构成的。
触发器具有记忆功能,可保存一位二值量,是时序逻辑电路的基本单元电路。
基本RS触发器具有有两个输入端R、S和两个互不的输出端Q、/Q。
触发器的两个输入信号标为/R和/S。
当/S=0,R=1时,触发器被置1,即Q=1,/Q=0;当/S=1,/R=0时,触发器被清0,即Q=0,/Q=1;当/S=1,/R=1时,触发器的状态不变,即触发器具有保护功能;当/R=0,/S=0时,触发器的两个输出都为1,不再为互补关系,且在输入低电平信号同时变为高电平后,触发器的状态不能确定。
74LS279为四个/R-/S 锁存器,四个锁存器中有两个具有两个置位端(/SA/SB)。
对/SA和/SB,/S的低电平表示/SA和/SB只要有一个为低电平,/S的高电平表示/SA 和/SB均为高电平。
图3.2.1为74LS279的内部逻辑图。
1R 11Q41S121S232R 52Q72S 63R 103Q93S1113S2124R 144Q134S 15U274LS279图3.2.1 74LS279的内部逻辑图表3.2.1为基本RS触发器状态真值表。
表3.2.1 基本RS触发器状态真值表3.3 BCD—七段译码器译码是编码的逆过程,是将输入特定含意的二进制代码“翻译”成对应的输出信号。
具有译码功能的MSI芯片称为译码器。
若译码器有n个输入端,则最多有n²个输出端,这种译码器称为n—n²线译码器。
数字系统中使用的是二进制数,但在数字测量仪表和各种显示系统中,为了便于表示测量和运算的结果以及对系统的运行情况进行监测,常常将数字量用人们习惯的十进制数字符直观地显示出来,这就需要专门的译码电路将二进制数译成十进制字符,通过驱动电路有数码显示器显示出来。
74LS48为高电平有效地七段译码器,输入DCBA是四位BCD码,输出是驱动数码管工作的七段a~g。
图3.3.1为74LS48的引脚图图3.3.1 74LS48的引脚图74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入(DCBA)和输出(Ya~Yg)端外,74LS48还引入了灯测试输入端(/LT)和动态灭零输入端(/RBI),以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出(/BI//RBO)端。
由74LS48真值表可获知74LS48所具有的逻辑功能:(1)7段译码功能(/LT=1,/RBI=1)在灯测试输入端(/LT)和动态灭零输入端(/RBI)都接无效电平时,输入DCBA 经74LS48译码,输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号,显示相应字符。
除DCBA = 0000外,/RBI也可以接低电平,见表3.3.1中1~16行。
(2)消隐功能(/BI=0)此时/BI//RBO端作为输入端,该端输入低电平信号时,表1倒数第3行,无论/▔LT 和/RBI输入什么电平信号,不管输入DCBA为什么状态,输出全为“0”,7段显示器熄灭。
该功能主要用于多显示器的动态显示。
(3)灯测试功能(/LT = 0)此时/BI//RBO端作为输出端,端输入低电平信号时,表1最后一行,与及DCBA 输入无关,输出全为“1”,显示器7个字段都点亮。
该功能用于7段显示器测试,判别是否有损坏的字段。
(4)动态灭零功能(/LT=1,/RBI=1)此时/BI//RBO端也作为输出端,/LT 端输入高电平信号,/RBI端输入低电平信号,若此时DCBA = 0000,表1倒数第2行,输出全为“0”,显示器熄灭,不显示这个零。
DCBA≠0,则对显示无影响。
该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。
表3.3.1为74LS48的功能表表3.3.1 74LS48的功能表输入输出字形数字LT RBI D C B A BI/RBO a b c d e f g0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11111111111XXXXXXXXX0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 111111111111 1 1 1 1 1 01 1 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 11 1 1 1 0 0 10 1 1 0 0 1 11 0 1 1 0 1 11 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1123456789消隐脉冲消隐灯测试X1XXXXXX0 0 0 0XXXX10 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 183.4 LED显示屏七段数码管有七个发光段(a、b、c、d、e、f、g),相应的BCD码与发光段存在一定的对应关系。
数码管内部有共阳极接法和共阴极接法两种。
当选用共阳极LED 数码管时,应使用低电平有效的七段译码器驱动;当选用共阴极LED数码管时,应使用高电平有效的七段译码器驱动。
图3.4.1 LED显示屏4方案原理4.1 电路原理接通电源,系统处于初始状态。
支持人将主开关拨到“复位”端,抢答器处于禁止抢答状态,LED 显示器灭灯。
此时无论哪位抢答者的按钮开关被按下,显示器不进行显示操作。
当主持人将主开关拨到“抢答” 端,抢答器处于抢答状态。
当抢答者按下抢答按钮开关时,LED 显示器将显示最先按下抢答按钮的抢答者的对应组号,并且锁存。
即使有其他组的抢答者在此期间按下抢答按钮,系统将不与显示,直到主持人将主开关拨到“复位” 端。
图4.1.1为电路总体框架图。
图4.1.1 电路总体框架图4.2 电路设计主开关处于“复位”端,触发器/R 输入为0,编码器的输出端为1,即触发器的/S 输入为1,四个触发器的输出置0,使得七段译码器处于禁止状态,不进行显示。
当主开关处于“抢答”端,触发器的/R 端处于高电平。
若74LS148无输出,即/A2/A1/A3=111,即/3S/2S/1S=111,所以Q3Q2Q1=000。
当有抢答开关按下时,如按下按钮开关S2,/I2输入低电平,即/I4/I3/I2/I1=1101,74LS148输出/A2/A1/A0=101,/GS=0。
即 /4S/3SA/2S/1SA=0101,触发器输出4Q3Q2Q1Q=1010。
七段各路 抢答按钮优先编码器四位锁存器七段译码器LED 显示屏电路主开关译码器74LS48输入/BI//RBO为高电平,DCBA=0010,显示屏显示“2”。
此外,由于4Q=1,使得编码器74LS148的/EI端为高电平,编码器处于禁止状态,封锁其他按钮的输入,即显示在显示屏上的最先按按钮的抢答者的组号不会因为其他组的抢答按钮发出的信号干扰而变动。
当S2松开时,74LS148输入信号改变。