数字电子技术课程设计抢答器.doc

数字电子技术课程设计 总结报告 课题名称：数字式竞赛抢答器 院 系：信息工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 课题名称 数字式竞赛抢答器 设计目的 1、掌握数字电路的基本设计与分析方法。 2、掌握数字电路中各种元器件的逻辑功能。 3、通过运用数字电路的基本知识，设计出符合要求的电路，了解数字电路在实际生活中的应用。 4、学会分析、寻找和排除电子电路中常见的故障。 5、通过制板，增强动手能力。 设计任务与要求 1、设计一个可容纳7组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 2、抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 3、设置一个主持人“复位”按钮。 4、主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由指示灯显示抢答组的编号，同时扬声器发出2~3秒的音响。 总体框图设计 定时抢答器的总体框图如下图所示，该电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。而在一位选手抢答成功后，报警电路会发出报警，提示有选手已经抢答成功。电路还包括主持人的控制开关，主持人可以通过此开关对电路进行清零，并且，只有在主持人控制开关置于允许抢答状态时，才能允许选手的抢答信号有效。否则，无论选手怎么抢答，都不会有结果显示。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 抢答器的组成框图 定时抢答器的工作过程是：接通电源时，主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；（2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；本轮抢答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 单元电路模块： （1）抢答电路 抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。 （2）控制电路 控制电路主要完成以下功能：主持人将控制开关拨到“开始”位置时，控制扬声器发声，使抢答电路进入正常抢答工作状态；当参赛选手按动抢答键时，让扬声器发声，并使抢答电路停止工作。 （3）报警电路 可以用555构成的多谐振荡器推动扬声器发声。 功能模块设计 1、抢答部分 在该部分中，用到了一片优先编码器74LS148，7个复位开关，7个1K?的电阻。其中，7个复位开关用于7为选手的抢答，在仿真实验中，选择的是复位开关而不是单刀开关，是因为复位开关有自动复位的功能，而在实际电路中也是用的这种开关，在仿真中用起来也十分方便。7个电阻是上拉电阻，一端接高电平，另一端分别接至74LS148的D1~D7端，因为只有7组抢答，故多出了一个输入端，该输入端不参与抢答，则在次过程中必须一直处于高电平状态。7路复位开关分别接至7个输入端口，当开关按下时，则电阻被短路，导致该输入端直接与地相连，该输入端出现低电平，74LS148的输入端是低电平有效，所以，此时出现低电平的一组选手抢答成功。优先编码器74LS148的编码由A0~A2输出，接至对应的锁存器S端进行锁存。片选GS输出的低电平接锁存器，输出返回为高电平信号，送至EI，使其他选手不能抢答。该部分电路图如下所示： 该部分中用到的优先编码器74LS148，在同一时刻内只允许对一个信号进行编码，当有多个输入信号进行请求编码时，只对优先级别高的信号进行编码。其原理和功能真值表如下。 74LS148管脚图 2、锁存部分 锁存部分完成对最先抢答信号的锁存作用，以防止其他选手的抢答信号再次被送入。 这一部分中用到的元器件有：74LS279两片，10K?电阻一个，单刀双掷开关一个。 在该部分电路中， 74LS279的1S1与1S2相连，作为一个输入端S，优先编码器74LS148的输出A0~A2和GS分别接至74LS279的四个S输入端，其中，A0~A2输入的是需要锁存的信号。两片74LS279的四个R端并联在一起，共同接至主持人