1、數字搶答器電路設計1.課程設計目的1、培養同學對集成電路設計的動手能力。 2、掌握八路智力搶答器設計方法和工作原理。2.課程設計任務和要求2.1課程設計任務設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，每組各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。設計的搶答器應該具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，假設有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號，同時蜂鳴器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。在設計過程中還要給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零和搶答的開始。這樣就

2、可以使第一個搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。2.2課程設計要求搶答器具有定時搶答的功能，必須在規定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。 2當第一個人答復錯誤，其他人還可以有時機繼續搶答。如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。3.課程設計報告內容3.1課程設計方案選擇及說明一個可容納八組參賽的數字式搶答器電路應由顯示譯碼器，開關，電源假設干，優先器，鎖存器，方波發生器，蜂鳴器等局部組成。其整體電路框圖如圖31所示。其工作原理它由主體電路和擴展電路兩局部組成

3、，主體電路完成根本搶答后，選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答，擴展電路完成定時搶答的功能 4.單元電路設計方案和原理說明搶答器電路設計其原理說明：其工作原理是：當主持人控制開關處于“清零位置時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端4Q1Q全部為低電平。于是74LS48的BI=0，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST=0，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人將開關撥到“開始位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，既搶答器處于等待工作狀態，等待輸入端I7、I6、I5、I4、I3、I2、I1、I0輸入信號，當有選手將鍵按下時如按下S

4、5，74LS148的輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經RS鎖存器后，CTR=1，BI=1，此時74LS279處于工作狀態，4Q3Q2Q=101，經74LS48譯碼后，顯示器顯示出“5。此外，CTR=1，使74LS148的ST端為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，封鎖了其它按鍵的輸入(1)、搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，供譯碼顯示譯碼電路用；二是要使其它選手按鍵操作無效。(2)、選用優先編碼器74LS148、RS鎖存器、譯碼器7448組成搶答電路(3)、搶答電路工作原理：當控制開關置于“去除位置時，RS觸發器的端為低電平，輸出Q4Q1全為低

5、電平。此時7448的=0， 顯示器滅燈；74LS148選通輸入=0,74LS148處于工作狀態，而鎖存電路不工作。當控制開關置于“開始位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，當有選手按鍵搶答時，如5號選手優先按5號鍵，那么74LS148輸出Y2Y1Y0=010，YEX=0，經RS鎖存后，Q1=1，=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，經7448驅動譯碼后，顯示器顯示數字5。Q1=1使74LS148為高電平。即74LS148禁止工作，封鎖其它按鍵輸入，當按下的按鍵松開后，74LS148的EX為高電平，但由于Q1輸出仍為高電平不變，所以74LS148仍處于不工作狀態，其它按鍵的輸入信號

6、不被接受，這就保證搶答者的優先性及搶答電路的準確性。如圖二所示為八路智力競賽搶答器的搶答電路單元圖，定時電路設計 4LS48的7，6，2，3引腳接受來自74LS192的輸出信號并把它譯碼 顯示在數碼管上。74LS192的9，10，11，15引腳完成時間設定功能，本設計要求定時30秒，所以把左邊的芯片的1，15引腳接高電位，期于的全接低位，使的初始時間設定為30秒。555芯片完成產生秒脈沖的功能。工作過程為：搶答開始前，74LS192的置數端為低電位，處于初始狀態，數碼管顯示為30，5引腳接高電位。搶答開始后，秒脈沖沖推動右邊的芯片開始倒記時，同時右邊芯片產生的信號做為左邊芯片的CP信號推動左邊

7、的芯片倒記時，完成十進制的倒記時功能。當有人搶答后1Q的輸出為1，經過非門后變為0，通過與門屏蔽了秒信號，停止記時，完成顯示搶答時間的功能。當記到了30秒時，左邊的芯片產生的定時到信號輸出為低電位，也屏蔽了秒信號，使得數碼管顯示為00。 主持人設定搶答時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供，可預置時間進行倒計時電路選十進制同步可逆，計數器74LS192進行設計，倒計時到零時，定時電路輸出低電平有效的“定時到信號 。如圖三所示為八路智力競賽搶答器的定時電路單元圖。 同步加減計數器74LS192進行設計，具體電路如圖3所示。報警電路設計由555定時器和三極管構成報

8、警電路如下列圖所示，其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率， 其輸出經三極管推動揚聲器， PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之電路停振其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率為：f0=1/(R1+2R2)*C*ln2=1.43/(R1+2R2)*C其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振不再工作。如圖四所示為八路智力競賽搶答器的報警電路單元圖。 4.控制電路設計搶答器控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：主持人將控制開關撥到“開始位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器

9、發聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。根據上述功能要求，由此設計如圖五所示的控制電路。5.1)74LS148的引腳圖和邏輯功能表274121的邏輯功能表和引腳圖代替74LS1213)74LS192的邏輯功能表和引腳圖 M 4)元器件清單序號類型數量174LS279RS鎖存器1274LS484線7段譯碼驅動器3374LS1488線3線優先編碼器1474LS192十進制可逆計數器2574LS121單穩態觸發器1674LS00二輸入與非門2774LS20四輸入與非門28NE55529晶體管3DG130110七段數碼管共陰極111

10、B鍵觸發開關912發光二極管113揚聲器114B鍵輸入開關815電阻510216電阻1K217電阻10K918電阻15K219電阻68K220電容0.01F 221電容0.1F222電容10F223電容100F26.心得體會通過這次的課程設計，使我對數字電路有了進一步的了解，在設計搶答器、報警器、定時器的過程中，通過翻閱資料，上網搜索等，我對各電路器件如：與非門，555定時器和LED顯像管等及原理有了更深一層次的認識，既增強了我的理解能力,也使我能更好的運用所學的知識。開始時我還不太明白電路是如何連接的，并且對其原理也不甚了解，但通過對所學知識更深入的了解和同學的講解和幫助，最終使我克服了難關，并成功地作出了設計。, 我有過對知識掌握缺乏時的迷茫，也有過思路不清時的懊惱,但一路走來，我卻收獲了知識，收獲了希望和努力后的成果。參考文獻【1】錢培怡.電子電路實驗及課程設計.西安電子科技大學出版社.1992【2】王毓銀.數字電路邏輯設計第三版.高等