八路智力竞赛抢答器
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一、课题名称：八路智力竞赛抢答器
二、内容摘要：
摘要：
本文主要介绍用数电知识设计八路抢答器。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出，并与主持人开关相连接，即构成了抢答器的主体电路。经过布线、接线、调试等工作后数字抢答器成形。借助较少的外围元件完成抢答的整个过程，设计制作了八路抢答器，设计编程简单，容易理解
掌握，且工作稳定可靠。总体电路简单，易于制作。可供8人或8个代表队抢答，并用7段数码管显示首先抢答者的组别号码，有人抢答后自动闭锁其他各路输入，禁止其他人抢答，使其他组的开关失去作用，而显示最先按下抢答键的组别号。只有当主持人按下复位按键才能再次抢答。 关键字： 抢答器；设计；稳定；再次
三、设计内容及设计要求：
1、抢答器最多可供8名选手参赛，编号为1～8号，各队分别用一个按钮（分别为S 0～S 7） 控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S ，该开关由主持人控制。
2、抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED 数码管显示出来，只能由主持人进行清零。
3、开关S 作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S 被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关S 0～S 7实现。
四、试验器件清单：
本设计所用的实验器材如下表所示。
五、设计的系统方案：
1、构思抢答器需要达到的功能并结合自身的能力，列出了如图1所示的总体框架图。
图1 总体框架
2、具体设计方案如下：
① 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，编号显示器和指示灯灭灯，等主持人将开关置“开始”位置后，抢答器处于等待状态，此时可以进行抢答。
②抢答器完成：优先判断抢答的组号，并将编号进行锁存，然后通过译码器将编号显示在七段数码管上。
③如果再次抢答必须由主持人操作"清除"和"开始"状态的开关，即需要主持人清零。
六、电路的工作原理
1、开关阵列电路
该电路由多路开关所组成，供抢答着使用，每一抢答者与一个开关相对应（开关S0—S7的代号分别是8、1、2、
6、7，即抢答着的组号，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。
图2 抢答的开关
2、触发锁存电路
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。
因为在完成本设计的时，实验室不能提供现成的锁存器(集成电路74LS279)则结合所学的理论知识，用集成电路74LS00自制成了锁存器，代替了他(集成电路74LS279)的功能。其连线如图3所示。
主持人控制
开关
控制 电路
图3 由74LS00组成的锁存器
3、数码显示器
数码管通常有发光二极管（ LED ）数码管和液晶（ LCD ）数码管。本设计提供的为 LED 数码管，如图4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。
图4 LED 显示器
4、电路工作原理
该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。具体的组成及工作原理如图5所示。
工作过程：开关S 置于“清除”端时，RS 触发器的R 端均为0，5个触发器输出置0，使74LS148的ST ＝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，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出
210010Y Y Y =,0EX Y =,经RS 锁存后,2Q=1,1BI =,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=101，且1Q=0，则经译码显示为“5”。此外，2Q ＝１，使74LS148的ST ＝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
1EX Y =此时由于仍有2Q ＝１，使ST ＝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。如有再次抢答需由主持人将S 开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。
若按下S0，经RS 锁存器后，1Q=1，74LS148的输出210111Y Y Y =,0EX Y =,经RS 锁存后,2Q=1,1BI =,74LS48处于工作状态，5Q4Q3Q=000，且1Q=1,所以经译码显示为“8”。保证抢答者的优先性与上述类似。
若所按的是其他开关(S1、S2、S3、S4、S6、S7)的工作过程与按下开关S5的工作过程相似，只是5Q4Q3Q 的输出会发生变化。
图5 数字抢答器电路
①优先判决器
优先判决器主要是由74LS148集成优先编码器等组成。该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端，选通输入端ST ，选通输出端S Y 和扩展端EX Y 。其功能表如表2所示。从功能表中可以看出当ST ＝“0”时，编码器工作，而当
ST ＝“1”时，则不论8个输入端为何种状态，输出端均为“1”，且S Y 端和EX
Y 端为“1”，编码器处于非工作状态,这种情况被称为输入低电平有效。
表2 优先编码器74LS148功能表
输入
输出
ST
0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I
2Y 1Y 0Y
S Y EX Y
1 ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 0 1 0
⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ ⨯ 0
0 0 0
1 0
