四路抢答器电子设计报告

电子技术课程设计 题目：4路抢答器的设计 学号： 姓名： 刘一帆 班级：2014级电子信息工程一班 学校： 海南大学

- 1 - 目录： 4路抢答器的设计 ................................................ - 2 - 摘要 ........................................................... - 2 - 关键词：门电路 触发器 倒计时 555定时器 ......................... - 2 - 一、设计要求 ................................................... - 2 - （一）基本部分 ................................................ - 2 - （二）发挥部分 ................................................ - 2 - 二、总体框图 ................................................... - 3 - 三、器件列表 ................................................... - 3 - 四、元件介绍： ................................................. - 4 - （一）7420 .................................................... - 4 - （二）74LS279 ................................................. - 5 - （三）74LS47 .................................................. - 6 - （四）7404 .................................................... - 7 - （五）74125 ................................................... - 7 - （六）74LS192 ................................................. - 8 - （七）74HC148 ................................................. - 9 - （八）555定时器 ............................................. - 10 - 五、各单元的设计与仿真 ........................................ - 12 - （一）按键信号输出部分 ....................................... - 12 - （二）控制抢答部分 ........................................... - 12 - （三）队伍号码译码显示部分 ................................... - 13 - （四）主持人控制部分 ......................................... - 14 - （六）LED闪烁部分 ........................................... - 17 - （七）周期信号发生电路 ....................................... - 18 - 六、设计心得 .................................................. - 19 - （一）收获 ................................................... - 19 - （二）可改进地方 ............................................. - 19 - 七、参考文献 .................................................. - 19 - 八、附录 ...................................................... - 19 -

- 2 - 4路抢答器的设计 摘要 本方案基于最基本的门电路与触发器实现了四路抢答器的设计。此设计实用RS触发器、与非门和555定时器等器件实现了一键复位功能、犯规显示对应的队号功能、犯规后倒计时无法开始功能、犯规后LED以及队号闪烁功能、9秒倒计时功能和倒计时结束后按键无效功能。 关键词：门电路 触发器 倒计时 555定时器 一、设计要求 （一）基本部分 1. 4路抢答器分别有4个按钮开关由4个比赛队伍使用，按下按钮开关时接通。 2.主持人有2个按钮，一个是复位按钮，抢答结束后或犯规，可用复位按钮恢复到准备状态；另一个是开始按钮，主持人按下开始按钮后才能抢答，否则算抢答犯规。 3.抢答成功后，用一位数码管显示抢到的队号，用序号1~4表示。 4.如果有队伍提前抢答犯规，显示他的队号，并用一颗红灯的闪烁表示。 5.抢答器的控制抢答优先的电路部分只能用触发器和门电路实现，不能使用优先编码器等。 6.主持人按下开始按钮后，有9秒的倒计时，由另一个数码管显示，倒计时为0后抢答按钮按下无效。 7.抢答犯规时，显示该犯规队号的数码管以1秒的周期闪烁。 （二）发挥部分 1.主持人按下开始按钮后一颗蓝色LED灯亮提示主持人开始按键已经按下，当有人犯规时倒计时并不开始，从而提示有人犯规。此时只有重新按下复

- 3 - 位按键后电路才能正常工作。 二、总体框图 根据设计要求，得出总体设计思路： 设计过程可以分成七个部分来考虑。分别是1.按键输出部分2.控制抢答部分3.译码显示部分4.主持人控制部分5.倒计时部分6.LED闪烁部分7.周期信号发生电路 按键输出信号到控制抢答电路、LED闪烁电路以及阻止开始控制信号传送到倒计时译码电路，控制抢答部分判断信号到达的先后顺序来确定显示的队伍号码，LED 闪烁部分结合是否有开始信号控制LED闪烁。开始信号传送到倒计时电路后，倒计时开始。当倒计时结束之后锁死按键输出部分。复位控制部分控制整个电路一键复位，回复到准备状态。 三、器件列表 周期信号 发生电路 译码显示 倒计时电路 控制抢答 译码显示 LED闪烁 开始控制 按键输出部分 复位控制

- 4 - 序号 器件名称 数量 1 5V直流稳压电源 1个 2 7420 4片 3 74LS279 2片 4 74LS47 2片 5 7404 2片 6 74LS125 2片 7 74LS192 1片 8 74HC148 1片 9 555 1片 10 10Ω电阻 6个 11 100Ω电阻 5个 12 50KΩ电阻 1个 13 100KΩ电阻 1个 14 10μF电容 1个 15 10nF电容 1个 16 七段共阳极数码管5611BH 2个 17 按键开关 6个 18 LED灯（红） 2个 四、元件介绍： （一）7420

- 5 - 图1 7420四输入与非门 如图1，7420为包含两个4输入与非门，内含两组4与非门 第一组：1,2,4,5输入6输出。 第二组：9,10,12,13输入8输出 真值表如下：H代表高电平，L代表低电平，X代表不确定 输入 输出 A B C D Y X X X L H X X L X H X L X X H L X X X H H H H H L （二）74LS279 图2 RS触发器及真值表

- 6 - RS触发器内部结构以及真值表如图2所示，其内部是与非门构成的电路。单各RS触发器一端为S置位端，另一端为R复位端，剩下的一端为输出Q端。当SR都为高电平时，此时触发器工作在保持态。Q为保持态，不发生变化；当S端为低电平时R端为高电平时，Q触发器工作在置位状态，Q端输出电平为高电平；当S为高电平，R端为低电平时，触发器工作在复位状态，Q端输出低电平；综上所述，可以利用RS触发器保持态锁存信号并且一键复位到初始状态。 （三）74LS47 图3 74LS47译码电路真值表 74LS47是BCD-7段数码管译码器驱动器，74LS47的功能用于将BCD码转化

- 7 - 成数码块中的数字，通过它来进行解码，可以直接把数字转换为数码管的数字。 1.引脚功能： （1）LT试灯输入。是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当 LT=0时，无论输入A3 ，A2 ，A1 ，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，也就是七段将全亮,若驱动的数码管正常，是显示8。 (2)BI/RBO：灭灯输入。是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。当BI(—)=0时，不论LT(——)和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极数码管熄灭。 (3)RBI：灭零输入。它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A3=A2=A1=A0=0时，本应显示0，但是在RBI=0作用下，使译码器输出全为高电平。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭 （四）7404 图4 7404反相器 7404是六反相器，管脚图如图4，其中Vcc（14脚）为工作电源脚；GND（7脚）为电源地；1、3、5、9、11、13脚分别为反相器通道1~6的输入，2、4、6、8、10、12脚分别为反相器通道1~6的输出，1脚和2脚对应、3脚和4脚对应，5脚和6脚对应，9脚和8脚对应，11脚和10脚对应，13脚和12脚对应。 （五）74125

- 8 - 图5 74125三态输出门 图6 74125三态输出门 74135三态输出门如图6所示，三态门有三个端口，其中A端口是输入端口，EN端是使能端，当EN端为低电平时信号选通，此时Y=A，当EN端为高电平时，信号不能导通，此时Y处于高阻态，所谓高阻态即为电平不能确定，电阻为无穷大的状态。 74125真值表如下 输入 输出 A EN Y H L H L L L H H X L H X 其中H代表高电平，L代表低电平，X端代表高阻态 （六）74LS192

- 9 - 图7 74LS192 真值表如下 图8 74LS192 74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器(bcd,二进制)。 UP为加计数时钟输入端，DN为减计数时钟输入端； PL为预置输入控制端，异步预置； MR为复位输入端，高电平有效，异步清除； TCU为进位输出：1001状态后负脉冲输出； TBD为借位输出：0000状态后负脉冲输出。 D0~D3为BCD数预置数端，高电平有效，当PL为为低电平时将D0~D3四个BCD数送到后方Q0~Q3显示。 （七）74HC148

- 10 - 图9 74HC148 1.功能表如下 图10 74HC148真值表 2.引脚功能 0—7为输入信号， A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号， EI是使能输入端， EO使能输出端， G S为片优先编码输出端。当使能输入 EI=1时，所有输出端群被封锁在高电平。当使能输入EI=0时，允许编码。 （八）555定时器