数字电子课设八路竞赛抢答器.doc-资料库

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智力抢答器课程设计数字逻辑课程设计任务书题目: 八人智力竞赛抢答器自动控制电路的设计内容： 1、系统方案设计 2、电路图 3、上机实践 4、课程设计说明书设计要求： 1、设计一个抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 S0 ~ S7 表示。 2. 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。 3. 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，同时扬声器发出报警声响提示。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。 4. 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 30 秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 0.5 秒左右。 5. 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时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示 00。第 1页共 20 页

智力抢答器课程设计八人智力竞赛抢答器一、设计题目八人智力竞赛抢答器自动控制电路的设计二、设计目的通过设计熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555 电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。三、设计任务 1. 抢答器同时供 8 名选手或 8 个代表队比赛，分别用 8 个按钮 S0 ~ S7 表示。 2. 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。 3. 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，同时扬声器发出报警声响提示。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。 4. 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 30 秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间 0.5 秒左右。 5. 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时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止第 2页共 20 页

智力抢答器课程设计抢答，定时显示器上显示 00。四、总体功能框图（图 0-1）五、单元电路图 1、抢答器电路设计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 置于"清除"端时，RS 触发器的端均为０，４个触发器输出置０，使 74LS148 的，使之处于工作状态。当开关 S 置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下 S5），74LS148 的输出经 RS 锁存后，1Q=1, 74LS48 处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。此外，编码器技能输出端 YS=0，使 74LS148 处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时， 74LS148 仍处于禁止状态，确保不会出二次按键第 3页共 20 页

智力抢答器课程设计时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置;清除"然后再进行下一轮抢答。（图 1-1）（1）优先编码器 74LS148 编码器在同一时刻内只允许对一个信号进行编码，否则输出的代码会发生混乱。优先编码器既在同一时间内，当有多个输入信号请求编码时，只对优先级别高的信号进行编码的逻辑电路，称为优先编码器。常用的集成优先编码器有 74LS148（8 线－3 线）和 74LS147（10 线－4 线）两种制式。优先编码器是较常用的编码器，下面以 74LS148 为例，介绍它第 4页共 20 页

智力抢答器课程设计的逻辑功能。此芯片为 8 线－3 线优先编码器。图 1-2（a）是其功能简图，图 1-2（b）是管脚引线图，表 1-2 是其真值表。表 1-2 74LS148 8 线－3 线优先编码真值表输入输出 sI 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0I 1I 2I 3I 4I 5I 6I 7I X 1 X X X X X X X 0 X 1 X X X X X X 0 1 X 1 X X X X X 0 1 1 X 1 X X X X 0 1 1 1 X 1 X X X 0 1 1 1 1 X 1 X X 0 1 1 1 1 1 X 1 X 0 1 1 1 1 1 1 X 1 0 1 1 1 1 1 1 1 2Y 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1Y 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0Y 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 EXY 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 sY 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Y0 Y1 Y2 IS EI 74LS148 Ys YEY I0I1I2I3I4I5I6I7 （a）功能简图（b）管脚引线图图 1-2 74LS148 8 线—3 线优先译码器功能说明：74LS148 的输入端和输出端低电平有效。图 5-1（a）是其功能简图，图中电源和地未画， 0I ~ 7I 是输入信号， 2Y ~ 0Y 为三位二进制编码输出信号， SI ＝1 时，编码器禁止编码，当 SI ＝0 时，第 5页共 20 页

智力抢答器课程设计允许编码。 SY 是技能输出端，只有在 SI ＝0，而 0I ~ 7I 均无编码输入信号时为 0。 EXY 为优先编码输出端，在 SI ＝0 而 0I ~ 7I 的其中之一有信号时， EXY ＝0。 0I ~ 7I 各输入端的优先顺序为： 7I 级别最高， 0I 级别最低。如果 7I ＝0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按 7I 编码， 2Y 1Y 0Y ＝000。优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。（2）译码器及应用译码与编码是相反的过程，是将二进制代码表示的特定含义翻译出来的过程。能实现译码功能的组合逻辑电路称为译码器。集成译码器可分为三种，即：二进制译码器、二－十进制译码器和显示译码器。二进制译码器是将输入的二进制代码的各种状态按特定含义翻译成对应输出信号的电路。也称为变量译码器。若输入端有 n 位，代码组合就有 2n 个，当然可译出 2n 个输出信号。显示译码器由译码输出和显示器配合使用，最常用的是 BCD 七段译码器。其输出是驱动七段字形的七个信号，常见产品型号有 74LS48、74LS47 等。字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而 LED 数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED 的死区电压较高，工作电压大约 1.5~3V，驱动电流为几十毫安。图 1-3 是七段 LED 数码管的引线图和显示数字情况。74LS47 译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而第 6页共 20 页

智力抢答器课程设计 74LS48 译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采用共阴极接法。数码管常用型号有 BS201、BS202 等。图 1-4（a）是共阴式 LED 数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7 个阳极 a~g 由相应的 BCD 七段译码器来驱动，如图 1-3（b）所示。（a）引线图（b）七段字形组合情况图 1-3 七段 LED 数码管图 1-4 共阴式 LED 数码管的原理图和驱动电路（3）中规模集成BCD 七段显示译码驱动器上面提到，74LS48 是输出高电平有效的中规模集成 BCD 七段显示译码驱动器，它的功能简图和管脚引线图如图 1-6 所示。其真值表见表 1-5 所示。第 7页共 20 页

智力抢答器课程设计表 1-5 74LS48BCD 七段译码驱动器真值表十进制输入数或功能 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 灭灯灭零试灯 LT 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 × 1 0 BRI 1 × × × × × × × × × × × × × × × × 0 × A3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 × 0 × A2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 × 0 × A1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 × 0 × BRI / BRY 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 a 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 × 0 × 输出 b 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 c 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 d 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 e 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 f 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 g 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 74LS48 的输入端是 OAAAA 3 1 2 四位二进制信号(8421BCD 码)，a、b、 c、d、e、f、g 是七段译码器的输出驱动信号，高电平有效。可直接驱动共阴极七段数码管， , ILT , I B / Y BR BR 是使能端，起辅助控制作用。使能端的作用如下： 1． LT 是试灯输入端，当 LT =0， I / B Y BR =1 时，不管其它输入是什么状态，a~g 七段全亮； 2．灭灯输入 BI ，当 BI =0，不论其它输入状态如何，a~g 均为 0，显示管熄灭； 3．动态灭零输入 BRI ，当 LT =1， BRI =0 时， OAAAA 3 =0000 时，a~g 均为各段熄灭； 1 如果 2 第 8页共 20 页

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