数字抢答器数字电路设计.docx

数字抢答器数字电路设计.docx数字电路课程设计设计任务和要求:抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛,分别用4个按钮DI~D4表示。设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间由主持人设定(如50秒)。当主持人启动"开始"键后,定时器进行计时(0~50)。参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号和抢答的吋间,并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效,禁止抢答,定时显示器上显示50,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符。在主持人未启动“开始”键前,如有抢答者则其对应的红灯亮,同时数码管显示其号码;如果有两个或两个以上的人违规,则他们对应的红灯都亮。二、总体方案选择:如图所示为总体方框图。其工作原理为:接通电源后,主持人开关开始时接地处于禁止状态,编号显示器显示7,定时器显示时间(00);此时,若有人抢答,为违规抢答,LED显示器显示其编号,并红灯警告•定时器显示不变;主持人将开关置“开始"端,宣布"开始",抢答器工作,同时定吋器计吋,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。若在50秒内无人抢答,50秒到后抢答器自动锁定,计数器停止计数,抢答无效。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。数字抢答器框图:三,单元电路设计所用器材:芯片数量芯片数量555一片74LS161两片74LS75一片74LS148一片74LS48三片74LS00一片七段显示管三个发光二极管4个电容两个电阻6个74LS20一片面包板一块导线若干⑴抢答器电路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:开关S开始接地,锁存器输出端QI、Q2、Q3、Q4均为0,且开始时4个选手开关均接地。在主持人开关未与“开始“端相接前如有选手拨动开关则红灯亮同时数码管显示其号码。当主持人开关与“开始”端接通后,计时器开始计时,此刻选手拨动开关,显示器显示其号码,且锁存器此时锁定,其余输入均无效。表1-1 74LS148的功能真值表输入输出ST砂砂砂砂创砂硕X-Ts1X XWXXXXXX111110111**********X XWXXXXX0000010X XWXXXX01001010X XWXXX011010U10X XXX0111011010X XX0111110U010X XW0**********x0W11111111U01001**********锁存器输入锁存器输出D1D2D3D4〜Q1〜Q2〜Q3〜Q4100001110100101100101**********编码器输入编码器输出YnOYnlYn2Yn3Yn4Yn5Yn6Yn7Y2Y1YO111111010011111101101011110111011**********译码器输入译码器输出A3A2AlAOY00011001020011301004抢答电路的电路图如下:(2)定时电路由节冃主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,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I•进制同步加减计数器74LS161进行设计,电路图如下:r-c⑶脉冲发生电路:该电路是由555定时器构成的多谐振荡器,使其产生需要的方波作为计数器的CP脉冲,由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频,所以釆用555定时器构成的多频振荡器,电路图如下:+Vcc⑷时序控制电路:时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能:主持人将控制开关拨到〃开始〃位置时,抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。当参赛选手按动抢答键正常抢答时,抢答电路和定时电路停止工作。当设定的抢答时间到,无人抢答时,同时抢答电路和定时电路停止。四•总体电路图:五•波形图计时电路低位片4个输出的波形图:cpji^TLn_rmrmrw_n_Q1Q2 Q3 —IQ4 1 一计时电路高位片的4个输出波形图I I I I II I I I Ini n n n n n Qi :: :::IIQ2 」 : I i I i i1 I I I IQ3 I 1 1i i ii■ ■Q4六、遇到的问题及解决方案:1•实验前应先设计电路图,包括各部分的电路图和总体电路图,并反复检查,反复分析实现的可能性,预计实验中可能出现的问题即可能的解决方法,最好在实际连电路前仿真。2•理论指导实践,但是,理论中有不少纯理想化的成分,在实验中