四路抢答器（详图）

一、实验目的…………………………………………………………… 3 二、设计要求与内容…………………………………………………… 3 三、设计原理

3.1总体设计方案…………………………………………………… 3 3.1.1设计思路…………………………………………………… 3 3.1.2总电路框图………………………………………………… 3 3.2各模块设计方案及原理

3.2.1抢答器……………………………………………………… 3 3.2.2计时器……………………………………………………… 5 四、电路仿真

4.1倒计时电路……………………………………………………… 6 4.2抢答器…………………………………………………………… 6 五、实验结果与析……………………………………………………… 7 六、主要元器件………………………………………………………… 8 七、实习总结…………………………………………………………… 9

四路数字抢答器

一、实验目的

结合我们所学的有关电子线路课程，综合实现四路抢答器的设计。

二、设计要求与内容

（1）要求实现ABCD四路抢答器的设计，每一组都具有的抢答按键，要求某路抢答后，其他三路抢答无效；

（2）某路抢答信号到达后，指示该路已抢答的灯发光，发出提示音，并用数码管显示抢答的组号（以ABCD表示）；

（3）裁判桌上的公共通道号显示（以ABCD表示）；

（4）抢答时间的定时与报警，具体实现可自拟。 扩展内容：①记录某路的抢答次数或抢到得次数； ②记录某路的分数； ③路数的扩展。

三、设计原理及过程 3.1总体设计方案 3.1.1设计思路

①要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使用触发器或锁存器等。得到第一信号后其他组的抢答信号无效，并且第一信号在主持人发出抢答命令后才有效。 ②第一信号发出后，用编码、译码及数码显示电路显示抢答者的组别，发光二极管亮。 ③主持人按下抢答按钮后，开始30秒倒计时，在此时间内抢答有效，若30秒内无人抢答，主持人清零后开始新一轮抢答。

3.1.2总电路框图

抢答按钮 优先编码电路 锁存器 译码电路 译码显示 控制开关 控制电路 报警电路 秒脉冲信号发生电路 定时电路 译码电路 显示电路

3.2各模块设计方案及原理 3.2.1抢答电路

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抢答电路实现选手抢答并锁存，同时发光二极管发光，数码显示。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。该电路主要完成两个功能：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（采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键无效。

工作过程：开关S处于清除端时，RS触发器R、S端均为0，使译码器74LS48的优先编码工作标志端位0，处于工作状态。当开关S处于开始端时，抢答处于等待状态，当有选手按键时（如J2），优先编码器的输出经RS锁存后，CTR=1，RBO=1，七段显示电路74LS48处于工作状态，显示数字1，即第1组选手。此时CTR=1，使优先编码器74LS48优先工作标志端为1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。需注意的是，74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7，当有八组选手抢答时，1-8组选手就分别对应显示的是0-7。若要进行下一轮抢答，需由主持人按下清零开关，然后在进行下一轮抢答。

原理图如下：

U5VCC5VR10180 Ω OAOBOCODOEOFOG131211109151471263~LT~RBI~BI/RBOU474LS48DABCD1Q11Q22Q1R910kΩU2A74LS279D~1R22Q213479U3B74LS279D14~2R2~1S1~1S2~1R1~1S311~2S112~2S210~2R115~2S323165A0A1A2GSEOJ9Key = SpaceR11500ΩU174LS148DLED1U6A74LS00DR110kΩR210kΩR310kΩR410kΩR510kΩR610kΩR710kΩR810kΩVCC5VJ1J2J3J41011121312345D0D1D2D3D4D5D6D7EI1415976J5J6J7J8Key = Space CKU5ABCDEFGRPACK 7R10180 Ω OAOBOCODOEOFOG13121110915147126译码显示电路

- 3 - 3~LT~RBI~BI/RBOU474LS48DABCD：

74LS48译码驱动器输出的是高电平有效，因此，配接的数码管须采用共阴极接法。

3.2.2计时器

该部分主要由555定时秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个七段数码管及相关电路组成。其功能是：当主持人按下开始抢答按键后，进行30s倒计时，到0s时倒计时指示灯亮。当有人抢答时，计时停止并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答且倒计时时间到，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。

原理图如下：

U14U150R15180 Ω 0R16180 Ω 00U774LS192DU1274LS48DU1374LS48DU974LS192DVCC5VR14500ΩR1215kΩA1R13U1650kΩNC7SZU04_5VVCC5VU11A74LS00D5VLED2C20.1µFC10.01µF555_VIRTUALU8A74LS00DU10A74LS20D

555定时其连接图如下：

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VCC5VR14500ΩR1215kΩA1R13U1650kΩNC7SZU04_5VVCCRSTDISTHRTRIOUTLED2C20.1µFCONC10.01µFGND555_VIRTUAL

控制输入信号为经过编码的抢答选手的信号，当有人在有效时间内抢答时，定时时间到

但无人抢答时，输入信号为高电平，报警电路发出报警信号;反之，输入信号为低电平时，报警器不工作。

四、电路仿真 4.1倒计时电路

倒计时开始后开始计数，同时倒计时指示灯亮直到倒数到0熄灭，如下图：

U14U15RPACK 7R15180 Ω RPACK 7R16180 Ω 1312111091514OAOBOCODOEOFOG1312111091514~LT~RBI~BI/RBOABCD7126712613123QAQBQCQD~BO~COQAQBQCQD11~LOAD14CLR

11~LOAD14CLRUPDOWNUPDOWNU774LS192D~BO~CO1312326732673~LT~RBI~BI/RBOU1274LS48DABCDU1374LS48DOAOBOCODOEOFOGU974LS192D151109151109 ABCDABCD4.2抢答路 第八路抢答器抢答后显示，同时二极管指示灯发光，如下图：

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U14U15OAOBOCODOEOFOG13121110915141312111091514U5R15180 Ω R16180 Ω VCC5V~LT~RBI~BI/RBOR10180 Ω ABCD712671261312111091514OAOBOCODOEOFOG71263~LT~RBI~BI/RBOU474LS48DABCD13123QAQBQCQD~BO~COQAQBQCQD1Q11Q22Q1R910kΩ2Q2~LOADCLR~LOADCLRUPDOWNU2A74LS279D~1R2U3B74LS279D~2R214ABCD~1S1~1S2~1R1~1S3~2S1~2S2~2R1~2S31511091114151109ABCD11141112101523165A0A1A2GSEOJ9Key = SpaceR11500ΩU174LS148DLED1R14500Ω1415UPDOWNU774LS192D~BO~CO131312326732673~LT~RBI~BI/RBOU1274LS48DABCDU1374LSOAOBOCODOEOFOGU974479VCC5VR1215kΩA1R1350kΩVCC5VU6A74LS00DR110kΩR210kΩR310kΩR410kΩR510kΩR610kΩR710kΩR810kΩVCC5VLED21011121312345D0D1D2D3D4D5D6D7EI976C20.1µFJ1J2J3J4J5J6J7J8C10.01µF555_VIRTUAL整体电路图：

Key = Space U14U1500U5R15180 Ω R16180 Ω VCC5V0R10180 Ω U474LS48DR910kΩU2A74LS279DU3B74LS279D0000J9Key = SpaceR11500ΩU174LS148DLED1R14500ΩU774LS192DU1274LS48DU1374LS48DU974LS192DVCC5VR1215kΩA1R13U1650kΩNC7SZU04_5VVCC5VU6A74LS00DR110kΩR210kΩR310kΩR410kΩR510kΩR610kΩR710kΩR810kΩVCC5V00U11A74LS00DLED2C20.1µFC10.01µF555_VIRTUALU8A74LS00DJ1J2J3J4J5J6J7J8U10AKey = Space74LS20D

五、实验结果与分析

接通电源，开关处于断开状态。主持人按下开关后，计时电路开始从30秒倒数，若有

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选手按下所在开关（抢答），抢答电路显示选手所在编码（0-7），倒计时电路停止计时。同时其他选手所在的开关被锁定，抢答无效。

若30秒倒计时结束后仍无人抢答，LED灯熄灭，倒计时电路锁定为00，抢答不再有效。这时需主持人将开关再次按下清零，整个电路全部回到初态。准备进行下一轮抢答。

六、主要元器件

74LS148引脚图 74LS148真值表：

74LS148的输入端和输出端低电平有效。

74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下图所示：

555引脚图

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555引脚图介绍如下

1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值） 7放电 8电源电压Vcc

74LS48引脚图

74LS279引脚图

七、实习总结

通过将近两周的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解。在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等方式，让我对各电路器件、芯片功能、原理及其使用方法都有了更深的认识，如74LS148优先编码器、74LS48译码器、74LS192加减计数器等。

开始设计时，我还不明白电路应该使用哪些器件、应该如何连接，对其原理也不了解，随着不断地看书查资料，最终成功的做出了设计。这次的课程设计主要是运用数字逻辑电路的一些相关知识，在整个设计过程中都离不开对数字电路的再学习，因此此次设计让我对之前学习的知识的理解更加深刻，也体会到了设计的困难，需要考虑很多问题，从电阻，电容大小的选择到芯片型号的挑选都是需要注意的问题。

虽然最后完成了设计，但是电路中还存在一些问题，比如：若八组选手参加抢答，则会因为译码显示数字只能从0到7而出现问题。所以，对于理论知识的掌握还不够，还要多看书巩固知识。尽管如此，此次抢答器的设计还是加强了我们动手、思考、解决问题的能力。

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