八路抢答器的设计()

八 路 抢 答 器 设 计 报 告

姓

名：

系 别： 物 电 系 班 别： 08 通 信 2

目录

1、设计电路功能要求-----P3

2、设计电路原理框图------P3

3、电路逻辑原理图及工作原理------P4

4、各单元电路原理及逻辑设计（附所用集成器件引脚

功能及真值表）-----P4

5、电路安装与调试说明(实验中遇到问题及解决办法及

所采取的措施) ------P9

6、对电路的改进意见（含创新内容及构思）----P10

7、收获体会及建议--------P10

8、设计参考资料-------P11

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1、设计电路功能要求

要求设计一个八路抢答器，抢答器具有数据显示功能。系统外没有清除/开始键，由主持人控制。本设计采用中小规模集成电路实现。

1、 抢答器同时供8名选手或8个代表比赛，分别用8个按钮S0~S7 表示 。

2、设置一系统清除/开始控制开关，该开关由主持人控制。

3 、抢答器具有数据锁存和显示功能。即抢答者按动本组按键，组号

应立即在LED显示器上显示，并封锁其他组的按键组号。选手实行优

先锁存。优先抢答选手组号一直保持到主持人将系统清除为止。

5、 抢答器在开始抢答时，若有人抢答则显示该组的组号，若没人抢答则

不显示。

2、 设计电路原理框图

如图1所示为总体方框图。

图2-1 原理框图

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3.电路逻辑原理图及工作原理

如图3-1所示为电路逻辑原理图。其工作原理为：接通电源后，抢答器处于

禁止状态，编号显示器灭灯；主持人宣布\"开始\"抢答器工作。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，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人再次操作\"清除\"状态开关。

4、各单元电路原理及逻辑设计

4.1抢答器电路

如图4-1所示为仿真电路参考图。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S置于\"清除\"端时，RS触发器的 R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端＝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，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148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，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR＝1，使74LS148 优先编码工作标志端＝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 此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1，

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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“清除”然后再进行下一轮抢答。

仿真图：

图4-1

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PCB图：

4.2、 集成器件引脚功能及真值表

共阴极数码管BS201

共阴极：com接公共接地端

图4-4 共阴极数码管BS201引脚排列图

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74LS279引脚排列

S= S1·S2

图4-5 74LS279引脚排列图

74LS48引脚排列及功能表

图4-8 74LS48引脚排列图

表4-2 74LS48功能表

74LS148引脚排列

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16 VCC 15YS 14 YES 13 I3 12 I2 11 I1 10 I0 9 Y0 74LS148 I4 I5 I6 I7 S(E) Y2 Y1 GND 8 2 3 4 5 6 7 1 图4-9 74LS148引脚排列图

表4-3 74LS148功能表

元件清单 名称 按钮开关 10k电阻 680电阻 220电阻 发光二级管 74LS148 74LS279 74LS48 5V）共阴数码管 尖嘴钳/拨钱钳 镊子 铜板 导线

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数量 9 9 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1

5、电路安装与调试说明(实验中遇到问题及解决办法及所采取的措施)

由于我们对Protel 99SE和ISIS仿真软件操作不是很了解，不能很

好的运用它，实验中遇到了很多困难，不过经过同学们的帮助，我渐渐的了解，而且能够运用它。 实验中出现了一下问题：

（1）、当我们在ISIS上仿真时发现无法实现仿真，按钮无法改变数码管显示的数字。

解决方法：通过深入了解各元件的功能和各真值表，发现原理图出现了错误，原来是74LS279芯片的1和3管脚不应该并接，3脚应接到74LS148的14脚。

（2）、在做PCB板时忘记对各个元器件的管脚大小进行设置，当电路印在板上时发现管脚的铜片太小。

解决方法：用油性笔对各管脚的铜片进行加粗再进行腐蚀。 （3）、调试时发现，当接入+5V电源，数码管显示7，按其S0~S7按钮和清零端无效果。

解决方法：进检测发现74LS48的4脚只输出高电平。在4管脚处接入一个按钮，按钮另一端接地，作为清零端。

（4）、清零端修好后，发现接入+5V电源时发现电路只能抢答2、3、5、7。

解决方法：从结果分析，发现74LS279的Q3端，即9管脚输出的都是一个高电平，经过电路检测，发现74LS279的16脚，即电源脚和4脚

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线路短接，最后把短路去除，实验板调试成功。

6、对电路的改进意见（含创新内容及构思）

1) 在抢答器电路中的8个开关上各串联一个小喇叭，当有人抢答时可以发出“哒……”的提示音，可以使主持人在第一时间找到抢答者。

2) 可以设计一个抢答倒计时系统，当在规定时间内无人抢答，则题目作废。

3) 可以设置一个报警系统，当有人在抢答成功后再按抢答按钮电路则发出“哒„„”的提示声音，知道主持人按下清零按钮后才能再次抢答。

7、收获体会及建议

做数字电路综合实验不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对

自己能力的一种提高。可以提高自己的动手能力。在实验中我遇到了许多问题，但经过努力我都一一解决了，最后完成了实验任务。通过这次试验我对数字电路有了新认识，知道理论和实践是有很大差异的，仿真的结果不一定能在实物中实现。同时通过对资料的查询，大大的提高了我们的上网查找信息能力。我们要不断提高自己的动手操作能力，才能在今后的工作中得心应手。

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8、设计参考资料

8.1 阎石《数字电子计数基础》 北京：高等教育出版社，1998

8.2 物电系《数字电路实验讲义》（第一版）贺州，贺州学院物理与电子信息系

8.3 夏路易、石宗义《Protel 99SE》 北京：北京希望电子出版社，

2002

8.4 网上参考资料：http://www.docin.com/p-56751170.html

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