四人抢答器数字电路技术设计性实验.doc

数字电路技术设计性实验 课题名称：___四人抢答器_____________ 学院：___电气工程与自动化学院___ 老师：______刘伯恕______________ 姓名：______罗旌森______________ 学号：______011100627___________ 日期：_____2013年6月17日_____ 目录 技术要求 元件清单列表 总体设计方案 抢答器电路 定时电路 整体电路及原理解说 七、实验总结 技术要求： 设计任务： 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，倒计时十秒，从“9”到“0”，若无人抢答，则再抢答无效。选手抢答时，数码显示选手组号,其它选手无法进行抢答，抢答器发出提示，倒计时停止。 设计要求： (1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时（10秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束。参赛选手在设定时间（10秒）内抢答有效，抢答成功，屏幕给出光提示，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。 元件清单列表 74LS48七段显示译码器2个、 74LS00 1个、 74LS20 2个、 74LS192 1个、 74LS175 1个、 300Ω电阻两个、 发光二极管 4个 5V电源一个、 1HZ时钟脉冲、1MHZ时钟脉冲、 总体设计方案： 数字抢答器总体方框图 所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到清除状态，抢答器处于状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示。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。 如图2，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。工作过程：’Q3’Q2’Q1’=1110,此时74LS20产生一个高电平通过两个非门使发光二极管点亮，提示抢答成功，Q4Q3Q2Q1=0001,使位于Q1上的发光二极管亮起提示一号抢答成功。根据输入输出真值表的关系写出逻辑式后接入74LS00进行编码。将编码结果接入74LS48译码器，译码器输出接入晶体管显示数码。如一号抢答成功，则Q4Q3’Q2’Q1’=0110则DCBA=0001输入74LS48后晶体管输出1.(逻辑式：D=0;C=Q4;B=Q3’Q2’;A=Q3’Q1’)。为保证实验的顺利进行，我们仍需要一个锁存电路来保持工作状态的锁定。即在74LS175的始终脉冲端接一与非门的输出端，输入端分别接时钟信号与第一个非门的输出信号，则当有人抢答时，第一个非门的低电平将时钟输入锁定在高电平，则其他人抢答无效。 定时电路 设定好抢答时间为10秒，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计， 整体电路图及原理解说 1.置数：通过单刀双掷开关将74ls192的UP输入端先置为高电平，DN接时钟脉冲，使74ls192实现置数功能，将其置为1001，再通过开关，使其开始倒计时。 2.当主持人按下开始按钮时，选手开始抢答,并且倒计时开始倒计,当有任何一个选手按下按钮时LS148被锁存,光二极管亮起，其他选手按下无效,同时倒计时制止,数码管显示剩余时间和选手对应的号码,禁止选手抢答。主持人再置为开始状态,其他选手才可以继续抢答,倒计时从新倒计,进入下一个抢答状态. 3.当无选手按按钮是,倒计时继续直到倒计时为零,此时零点到的信号将LS148锁存,选