三人数字抢答器
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摘要 (2)
一、设计目的................................................................................ 错误!未定义书签。
二、设计任务与要求 (3)
三、设计电路原理 (3)
1、抢答输入原理
2、抢答锁存原理
3、抢答判断原理
4、抢答显示原理
四、实验电路 (4)
1、电路框图
2、电路连线图
五、单元电路分析 (5)
1、抢答输入电路
2、抢答锁存电路
3、抢答显示电路
六、实物照相 (9)
七、设计总结参考文献 (10)
参考文献 (11)
摘要
当代社会，有各式各样的知识竞赛，抢答器也成为了一种很常见的装置。在知识比赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要设计一个系统来完成这个任务。因为在抢答过程中，靠视觉是很难判断出哪组先答题。对设计要求认真分析后，又考虑到自己动手焊板子的能力不是很强，就选择了三人智能抢答器的精简装置来进行设计，即仅通过LED显示灯来判别是哪一个参赛者抢答成功。本次设计将主体电路分为了抢答按钮、抢答锁存、抢答显示三个部分。抢答输入部分由三个抢答按钮和一个清零复位按钮组成；抢答锁存电路由与非门和JK触发器组成；抢答显示电路由三个发光二级管组成。该设计仅用四块数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比，有结构简单、成本低、制作方便、实用可靠、成本极低的优点。本文详细介绍了抢答器的设计方案和功能，并对电路原理进行了一定的分析。另外通过仿真和调试过程，让自己对所学知识得到进一步的理解，同时阐释了该设计存在的一些不足之处。
关键词：抢答锁存 LED 芯片
课程设计的题目：三人数字抢答器
一、设计目的
1.学习数字电路中基本逻辑门，JK触发器，译码显示等单元的综合应用；
2、学习抢答器的调试方法。
二、设计任务与要求
1、抢答器同时供 3名选手或 3 个代表队比赛，分别用 4个按钮 PB_DPST，其中包括三个抢答和一个系统清除和抢答控制开关 J4，该开关由主持人控制。
2.抢答器具有锁存与显示功能。即当选手按动按钮时，锁存相应的编号，并在 LED显示灯上显示，同时同时其他选手的抢答。选按钮被锁住，按动无效。抢答实行优先锁存，优先抢答的选手，编号一直保持到主持人将系统清除为止。
三、设计电路原理
1、逻辑判断电路：由与非门和JK触发器构成，属于低电压直接触发的触发器，有直接置位、复位的功能。
2、系统复位原理：当按钮J4动作，三个JK触发器的置一端（1PR)得到一个低电平，JK触发器置1，所有的发光二级管关断，系统复位。
3、抢答判断原理：当J1 、J2 、J3、为三个抢答器的按钮，任意一个动作时，相对应的四输入与非门有高低电平的跳变过程，对应的JK触发器得到一个触发脉冲，因J=K=1，则JK 触发器的状态翻转，由1变成0，对应的发光二级管点亮；同时，对应jk触发器的输出反馈到另外的两个与非门的输入端，封锁其状态，则其余两个按钮动作无效。
4、显示原理：当JK触发器输出为0时，使LED指示灯导通点亮。
四、实验电路
1、基本结构电路框图，如图1所示：
经过对设计任务与要求的分析，抢答器由抢答输入、逻辑判断、发光二级管提示、显示编码、译码显示电路等五部分构成。
总逻辑电路图，如图2所示：
发光二级管显示电路
声音提示电路
抢答输入电路
逻辑判断电路组合逻辑编码电路
译码显示电路
图4.1 抢答器基本结构示意图
图4.2
五、单元电路分析
1、抢答输入电路
由四个按钮组成，J1、J2、J3为三路抢答按钮，J4为清零复位按钮。所有开关均为如图所示的按钮开关，无保持功能！
2、抢答锁存电路
抢答锁存电路由四输入与非门74LS20 和双JK触发器74LS112组成。
①、其中74LS20的引脚及内部逻辑功能如图3所示：
74LS20逻辑功能仿真如下：
图5.1
图5.2 74ls20引脚图
图5.3 74LS20逻辑测试原理图
利用MULTISIM的逻辑转换仪可得74LS20的真值表和最简与——或表达式如下：
图5.4 真值表
②、下面研究74LS112的逻辑功能：
其内部结构图（图5.5）和引脚图（图5.6）如下图所示：
为了弄清楚74LS112在整体电路中的逻辑功能，我进行了74LS112的逻辑功能仿真，其中接入了MULTISIM的逻辑分析仪进行了逻辑功能的波形仿真，整体电路如下图6所示，当JK 取不同的高低电平时，仿真波形如图5.8到5.11所示：
图5.5 图5.6
图5.7
当JK取不同的触发电平时，仿真如图所示：
图5.8 J=0，K=0时的输出波形图5.9 J=1，K=0时的输出波形
图5.10 J=0，K=1时的输出波形图5.11 J=1，K=1时的输出波形当J1 、J2 、J3、为三个抢答器的按钮，任意一个动作时，相对应的四输入与非门有高低电平的跳变过程，对应的JK触发器得到一个触发脉冲，因J=K=1，则JK触发器的状态翻转，由1变成0，对应的发光二级管点亮；同时，对应JK触发器的输出反馈到另外的两个与非门的输入端，封锁其状态，则其余两个按钮动作无效。于是就达到了抢答的目的。
3、抢答显示电路。
3.抢答显示电路就是由我们所熟知的3个发光二极管
4.组成，利用二极管的单向导电性，当JK触发器输
5.出为0时，使LED指示灯导通点亮。
图5.10
