沈阳航空航天大学
课程设计
（说明书）
智能抢答器的设计
班级/ 学号
学生姓名
指导教师
沈阳航空航天大学
课程设计任务书
课程名称电子技术综合课程设计
课程设计题目智能抢答器的设计
课程设计的内容及要求：
一、设计说明与技术指标
用数字电路设计一个具有锁存与显示功能的8人抢答逻辑电路
接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。
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。
二、设计要求
1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。
3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。
三、实验要求
1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。
2．进行实验数据处理和分析。
四、推荐参考资料
1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年
五、按照要求撰写课程设计报告
成绩指导教师日期
8路智能抢答器
一、概述
用数字电路设计一个具有锁存和显示功能的8人抢答逻辑电路。
接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编码锁存、编码显示、扬声器提示。当一轮抢答结束后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。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。
二、方案论证
1.设计思路
①根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择锁存器。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。同时必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
②当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的编号。
③在没有按下开始按钮前，抢答者的抢答开关无效；当按下开始按钮后，开始进行30秒倒计时，此时，若有人抢答，数码管显示该人编号、计时器停止表示“已有人抢答”；当计时时间到，仍无人抢答，则计时指示灯亮、报警器报警，表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。
2.总电路框图
图1 总电路框图
三、电路设计
1．抢答电路
此部分电路主要完成的功能是实现8个选手抢答并进行锁存。
使用优先编码器74LS148和锁存器74LS297来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出抢答的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S置于“复位”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S0），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，QcQbQa=000,经译码显示为0。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，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“复位”然后再进行下一轮抢答。
抢答模块原理图如图2：
电路功能分析：
（1）优先编码电路（74LS148）分辨出抢答者编号,由锁存器（74LS279）锁存，由译码器（74LS47）显示编号；
（2）控制电路对输入电路进行封锁，避免其他人两次抢答；
（3）Space开关置于闭合，显示数码管熄灭（黑屏），置于断开，等待下一轮。
图2 抢答模块原理图
RS触发器：
1.保持状态。当输入端接入S=R=1的电平时，如果基本SR触发器现态Q=1、Q=0，则触发器次态Q=1、Q=0；若基本SR触发器的现态Q=0、Q=1，则触发
器次态Q=0、Q=1。即S=R=1时，触发器保持原状态不变。
2. 置0状态。当S=1，R=0时，如果基本SR触发器现态为Q=1、Q=0，因R=0，会使Q=1，而Q=1与S=1共同作用使Q端翻转为0；如果基本SR触发器现态为Q=0、Q=1，同理会使Q=0，Q=1。只要输入信号S=1，R=0，无论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为0态。
3. 置1状态。当S=0、R=1时，如果触发器现态为Q=0、Q=1，因S=0，会使G
的输出端次态翻转为1，而Q=1和R=1共同使G2的输出端Q=0；同理当1
Q=1、Q=0，也会使触发器的次态输出为Q=1、Q=0；只要S=0、R=1，无论触
发器现态如何，均会将触发器置1。
4. 不定状态。当S=R=0时，无论触发器的原状态如何，均会使Q=1，Q=1。当脉冲去掉后，S和R同时恢复高电平后，触发器的新状态要看G1和G2两个门翻转速度快慢,所以称S=R=0是不定状态,在实际电路中要避免此状态出现。
表1 优先编码器74LS148功能表
