多路抢答器.docx

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多路抢答器

河海大学计算机及信息学院（常州）

课程设计报告

题目多路抢答器

专业、学号电科0962910231

授课班号238006

学生姓名张雪云

指导教师路正莲

完成时间2012.06.15

摘要

1多路抢答器是由主体电路和扩展电路组成。

主体电路由抢答电路、定时电路、时序控制组成。

优先编码电路、锁存器、译码电路将各输入信号在显示器上输出，用控制电路和主持人开关启动电路，以上为主体电路工作原理。

通过定时电路和计数电路将信号在红灯输出实现计时功能，构成扩展电路。

【关键字】抢答器定时电路锁存器数字显示电路

目录

第一部分抢答器电路设计………………………………………………3

一设计要求……………………………………………………………3

二抢答部分……………………………………………………………3

三数字显示部分………………………………………………………5

四计时部分……………………………………………………………5

五锁存部分……………………………………………………………10

六完整的抢答器电路图………………………………………………11

七元件列表……………………………………………………………12

遇到的问题……………………………………………………………………13

体会……………………………………………………………………………13

参考文献………………………………………………………………………13

附图：

实物图

抢答器设计

一设计要求

1．4名选手或4个代表队的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S1、S2、S3、S4。

2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。

3.抢答器具有数据锁存和显示的功能。

抢答开始后，若有选手按抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

4．抢答器具有定时抢答器的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如9秒）。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即加（减）计时，并且绿色指示灯，可以抢答。

5．参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号，红色指示灯亮，停止抢答，并保持到主持人将系统清零为止。

6．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，红色指示灯亮，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

二抢答部分

本抢答部分要实现的功能为：

当主持人按下主持人控制开关后选手才能开始抢答，并在数显上显示选手的编号，在此之前抢答不应该起到作用，另外，当有一个选手抢答后其他选手没有抢答的权利。

为实现这些功能，本抢答部分电路图如下所示：

抢答部分电路图

选手抢答控制开关用主从D触发器（选用集成了两个D触发器的7474）来做。

主从D触发器的特性表如下：

D

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

7474的功能表如下

由上表可知，当CLK处于上升沿，PR,CLR,D端处于高电位时Q=L，Q非=H。

由图可知，Q非接入4线与非门，7420的输出端接入开关的一端，开关的一端接到CLK端，另一端接到高电位。

抢答之前开关处于高电位，当主持人开关闭合，,CLR处于高电位，当选手抢答时开关需要先闭合后断开，D触发器工作Q非输出高电平，当有一名选手抢答时，7420输出高电平，如果其他选手再抢答时，开关两端都是高电平，不能产生上升沿脉冲。

从而不能再抢答，达到互锁的作用。

三数字显示部分

数字显示部分电路图

74147器件及功能表

7448器件及功能表

由数字显示部分图可知，4个D触发器的Q非端分别接在74147的1，2，3，4端74147的其他端对应功能表接好。

当1，2，3，4中的一个由高电位变

成低电位的时候，输出端输出相应的信号通过非门即7420接入译码器7448，译码器输出信号接入7段管LED灯。

当1号选手抢答时，D触发器的Q非端输出低电平，从而编码器的1接口由高变低，传出信号为1110取非即0001以后输入译码器，此时LED灯显示1号。

这样就实现了显示数字的功能。

四计时部分

改进后的多谐振荡器

用多谐振荡器发出的脉冲来控制计时表，由给的器件，组成了上图的多谐振荡器

振荡器，通过计算可得周期T=1.4S。

74160功能表

多谐振荡器产生周期为1.4的方波传给计数器74160，当CLK处于上升沿时，计数器计数一次。

当记到9时QD端输出高电位，接在QD端的红灯亮，选手停止抢答。

此时QD端的高电压输出传给D锁存器的D端。

五锁存部分

D锁存器

E

D

Q

Q非

功能

0

X

不变

不变

保持

1

0

0

1

置0

1

1

1

0

置1

D锁存器功能表

如图所示，E端始终接高电平，现在只要改变D端，锁存器就可以正常工作，当计数器计前9个数的时候，传给D锁存器的信号为低电平，Q非=1.当计数器计到第十个数时，传给D锁存器的是高电平，Q非=0.当Q非为低电位时与D锁存器Q非端相连的555，7474都停止工作。

555不再产生方波，74160停止计数。

此时7474停止工作，选手不能再抢答。

这样就达到锁存数据的效果。

六完整的抢答器电路图

图十为抢答器电路图。

本抢答器所能实现的功能有：

抢答、记数、锁存，各具体部分详细请见前面一、二、三，四的分析说明，在此只说明此电路的整体功能。

当开始之前选手编号置为0，当主持人按下开关，开始抢答，绿灯亮。

当14秒过后没人抢答红灯亮，选手停止抢答。

（次图中的D触发器上的灯在实际应用中可以不要，在此只是为了更清晰显示抢答过程）

完善后的完整的抢答器电路图

七元件列表

名称

型号

数量

4D

74175

1

8-3编码器

74148

1

显示译码

7448

1

7段管LED

共阴

1

定时器

555

2

计数器

74160

1

LED

红

1

LED

绿

1

按键

5

四2与非门

7400

3

6非门

7404

2

二4与非门

7420

2

四2或门

7432

1

电阻

510Ω

10

电阻

1MΩ

5

电阻

20M

1

电阻

1K

1

电阻

4.7K

2

电容

1uF

2

电容

1uF

2

遇到的问题：

本次课程设计中确实遇到了少问题，其中主要有以下几个：

1.数码管的显示出现错误，导致无法显示正确的数字，最后发现是其中两个引脚接线错误，重新接线，数码管才正确显示数字。

2.完成后，发现按下抢答开始，若没人抢答，抢答结束，但是实际电路还是可以抢答，然后在定时器复位端引一根接线到抢答部分，达到预定效果。

体会

此次课设最大的体会就是调试的困难，仿真正确，很快连好电路之后，却无法工作，接线完成后，其实也只算完成了一半。

调试要把电路的每一部分的功能分别测试，每一个细节都不能漏掉。

参考文献

华中工学院电子学教研室编.康华光主编.电子技术基础数字部分.第五版.北京.高等教育出版社.2005年.

华中工学院电子学教研室编.康华光主编.电子技术基础模拟部分.第五版.北京.高等教育出版社.2005年.

附录