八位数字抢答器的设计

专业：机电一体化班级：技师机电085班姓名：刘文刚学号：087610534学号：087610534姓名：刘文刚学制：3.5年专业：机电一体化班级：技师机电085班班主任：杨彦博老师设计题目：八位数字抢答器的设计指导教师姓名：蔺淑萍老师职务或职称：教师空八位数字抢答器设计一、实训目的1、明确设计任务和要求，了解数字电子技术的基本应用过程及领域。2、理解数字抢答器的设计原理、参考电路3、理解数字抢答器基本电路的构成原理及分析方法4、掌握数字抢答器的装配及调试方法5、理解数字抢答器常用元器件的工作原理、特性、主要参数及应用二、实训器材名称数量名称数量名称数量74LS148（8线-3线优先编码器）1电阻510Ω1LED二极管274LS279（4位锁存器）1电阻10KΩ97段数码管374LS48（4线-7段译码器）3电阻15KΩ1导线、焊锡若干74LS192（十进制加/减计数器）2电阻68KΩ1多功能板1NE555（555定时器）2电容0.1uF1松香174LS00（4-2输入与非门）1电容10uF1铬铁1电阻1KΩ15V稳压电源1镊子1三、设计思想接通电源后，主持人将开关拨到″清除″状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置于开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。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。1、复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。2、设计可预置时间的定时电路。3、分析与设计时序控制电路。4、画出定时抢答器的整机逻辑电路图四、抢答器设计任务与要求、设计原理与参考电路（一）设计任务与要求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（也可设置报警电路让扬声器发出声响提示）。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（若加报警电路，扬声器同时发出短暂的声响，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。（二）参考电路1、抢答器电路如图2，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触发器的输出端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的控制端为0，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，1Q＝１，使74LS148＝１，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的输出端为1，此时由于1Q仍为1，使74LS148的控制端为1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置于清除端，然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表1为其功能表。图2表274LS48的功能真值表功能输入输入输入/输出输出显示字形LTRBIA3A2A1A0BI/RBOabcdefg0123456789101112131415111×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×1×000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110111111111111111111111111110011000011011011111001011001110110110011111111000011111111110011000110100110010100011100101100011110000000灭灯灭零试灯××100×××××0000××××001000000000000001111111表2为七段显示译码器74LS48的逻辑功能表。其中：a～g为译码输出端。另外，它还有3个控制端：试灯输入端LT、灭零输入端RBI、特殊控制端BI/RBO。其功能为：（1）正常译码显示。LT=1，BI/RBO=1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。（2）灭零。当输入RBI=0，而输入为0的二进制码0000时，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；只有当RBI=1时，才产生0的七段显示码。所以RBI称为灭零输入端。表4-2-6七段显示译码器7448的逻辑功能表（3）试灯。当LT=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。LT称为试灯输入端。（4）特殊控制端BI/RBO。BI/RBO可以作输入端，也可以作输出端。作输入使用时，如果BI=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭，因此BI称为灭灯输入端。输出端使用时，受控于RBI。当RBI=0，输入为0的二进制码0000时，RBO=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，RBO又称为灭零输出端。将BI/RBO和RBI配合使用，可以实现多位数显示时的“无效0消隐”功能。在多位十进制数码显示时，整数前和小数后的0是无意义的，称为“无效0”。2定时电路由节目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十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。3报警电路由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1.43／［（R1＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。五、实训方法1、组装调试抢答器电路。2、设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。3、组装调试报警电路。4、完成定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。