1、 . 八路智能競賽搶答器設計八路智能競賽搶答器設計課程設計任務書課程設計任務書學生：學生： 專業班級：專業班級： 通信通信 07060706 班班指導教師：指導教師： 工作單位：工作單位： 信息工程學院信息工程學院 題題 目目: : 八路智能競賽搶答器設計八路智能競賽搶答器設計初始條件：初始條件：要求完成的主要任務要求完成的主要任務: :1、搶答器電路組成與工作原理2、定時器電路組成與工作原理3、報警與時序控制電路組成與工作原理4、仿真結果分析時間安排：時間安排：第第 2020 周，安排任務（鑒周，安排任務（鑒 3-3023-302，1.141.14 星期一上午星期一上午 1414 節）節）第

2、第 20-2120-21 周，繪圖仿真設計（鑒主周，繪圖仿真設計（鑒主 1313 樓計算機實驗室樓計算機實驗室 1 1）第第 2121 周，完成（答辯，提交報告，演示）周，完成（答辯，提交報告，演示） 指導教師簽名：指導教師簽名： 年年 月月 日日系主任（或責任教師）簽名：系主任（或責任教師）簽名： 年年 月月 日日 . 1 / 29目目錄錄摘要摘要 1 11.1. 搶答器的功能要求搶答器的功能要求 2 21.1 基本功能21.2 擴展功能22.2. 方案論證與比較方案論證與比較 2 22.1 方案一：采用數字電路32.2 方案二：采用單片機32.3 方案三：采用 PLC42.4 方案比較43

3、.3.總體設計原理與各部分單元電路的設計總體設計原理與各部分單元電路的設計 5 53.1 數字搶答器總體具體方框圖53.2 各部分單元電路的設計63.3 完整電路圖設計94 4 電路調試電路調試 9 94.1 搶答器電路94.3 秒脈沖發生電路114.4 時序控制電路124.4 報警電路134.5 整體電路調試145 5 仿真結果分析仿真結果分析 15155.1 搶答電路仿真15 . 2 / 295.2 定時電路仿真155.3 總體電路仿真166 6 心得與體會心得與體會 18187 7 參考資料參考資料 19198 8 附錄：電路中的元件介紹附錄：電路中的元件介紹 20208.1 優先編碼器

4、 74LS148208.2 譯碼器 74LS48218.3 同步十進制可逆計數器 74LS192238.4 555 芯片25 . 1 / 29摘摘 要要該搶答器主要是基于 7 4 系列集成芯片組成電路各個部分，成本較低，且基本能夠使用于學校的一些活動中。采用 74LS148 編碼器和 74LS279 RS 鎖存器組成搶答器的核心部分搶答電路。采用 74LS192 十進制加/減計數器設計搶答器的定時部分，計數器的時鐘脈沖電路提供。采用 555 定時器和三極管構成報警電路，時序控制電路由 74LS121 產生。采用七段共陰極 LED 數碼管顯示搶答序號和定時時間，由 74LS48 數字顯示譯碼管顯

5、示數碼管。本文介紹了一種采用數字電路制作的多功能數顯搶答器，它除了具有基本的搶答功能之外，還具有定時報警的功能，和數顯的功能，當搶答開始后，系統會自動倒計時，并且時間是可以預設的，期間有人搶答的話系統會停止計時，如果期間沒人搶答，系統會有短暫的報警，提示搶答結束。AbstractAbstract The device is based mainly on the Number 7 4 series of integrated circuitchips , which are in the lower cost, and be available to some of the schoolact

6、ivities.The core of the Answer circuit is composed of 74LS148 and 74LS279 RS encoder latch. 74LS192 increase the use of metric / Answer by counter designs timing of the clock pulse counter circuit to provide. Using 555timer and alarm circuit transistor constitute, timing control circuit is generated

7、 by the 74LS121. Seven-Segment LED cathode using a total of digital display and serial number Answer regular time, figures from the 74LS48 decoder digital tube display.In this paper, a digital circuit using a number of significant production Answer multi-functional device, which in addition to the A

8、nswer with the basic functions, but also has a regular alarm functions, and several significant features, when the start Answer, the system will automatically countdown, and can be pre-set time period if it was Answer system will stop . 2 / 29the clock, if no one Answer period, the alarm system will

9、 be short-lived, suggesting that the end Answer.1 1. . 搶搶答答器器的的功功能能要要求求1.1 基本功能設計一個智力競賽搶答器，可同時供 8 名選手或 8 個代表隊參加比賽，他們的編號分別是 0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按號與選手的編號相對應，分別是 So、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零(編號顯示數碼管滅燈)和搶答的開始。 搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在 LED 數碼管上顯示出選手的編號，同時蜂鳴器給出音響

10、提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。1.2 擴展功能 搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定(如 20s)。當節目主持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示，同時蜂鳴器發出聲響。 參賽選手在設定的時間搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。 如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示 00。2 2. . 方方案案論論證證與與比比較較制作搶答器可以用好多的方法

11、，可以用單片機來完成，它的功能強大制作簡單，并且外圍的元件也很少；也可以用 PLC 來實現，他的制作也是比較簡單；還可以用我們學過的 EDA 技術來制作；最后也可以用數字電路來實現，它的原理比較簡單， . 3 / 29集成塊的價格也比較便宜且很容易購買，與我們學完的數字電路 聯系緊密，能將我們所學知識用于實際，對鞏固所學知識有重要意義，用了一些成型電路，如NE555 標準秒脈沖電路等，使總體方案易于實現。2.1 方案一：采用數字電路時搶答器的總體框圖如圖 2-1 它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答鍵時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路

12、，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。搶答搶答按鈕按鈕優先編碼優先編碼電路電路鎖存器鎖存器譯碼譯碼電路電路譯碼譯碼顯示顯示主持人主持人控制開關控制開關秒脈沖秒脈沖產生電路產生電路控制控制電路電路報警報警電路電路定時定時電路電路譯碼譯碼電路電路顯示顯示電路電路主體電路主體電路擴展電路擴展電路圖 2-1 數字電路構成的搶答器原理方框圖圖 2-1 所示的定時搶答器的工作過程是：接通電源時，節目主持人將開關置于“清除”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器顯示設定的時間，當節目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，揚聲器給出聲響提示，搶答器處于工作狀態，定

13、時器倒計時。當定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。當選手在定時時間按動搶答鍵時，搶答器要完成以下四項工作：優先編碼電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號；揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意；控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答； . 4 / 29控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。2.2 方案二：采用單片機此電路完成的功能如圖 2-2 所示，當主持人宣布

14、搶答開始的時候，按下開始按鈕，此時電路進入搶答狀態，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應的信息送往單片機，再由單片機輸出到顯示輸出電路中。此時有人第一按下相應的搶答按鈕，經過單片機的控制選擇，在八段顯示器上顯示相應的，并鎖存，同時禁止其他按鈕的輸入。圖 2-2 單片機電路構成的搶答器原理方框圖2.3 方案三：采用 PLC此電路的功能如圖 2-3 示，當主持人打開啟動開關后，在設定時間 TO ，如果某組搶先按下搶答按鈕，則驅動音效電路發出聲響，指示燈 LI 亮，并且在 8 段數碼管顯示器上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現互鎖，其他組再按下搶答按鈕為無效;如果在時間 T0，無人應答，則驅動音

15、效電路發出聲響，指示燈 L2 亮，表示搶答者均放棄該題;在搶答成功后，主持人打開限時開關 SW2，啟動計時器，在設定的時間 TI 回答有效，當到達設定時間 TI 時，驅動音效電路，指示燈 L3 亮，表示答題時間到。搶答搶答輸入輸入單片機單片機控制控制控制控制輸入輸入輸出輸出所存所存顯顯示示輸輸出出 . 5 / 29圖 2-3PLC 構成的搶答器原理方框圖2.4 方案比較表 2-4 方案對比方案比較方案比較數字電路數字電路單片機單片機PLCPLC制作難度制作難度低低一般一般一般一般實現難度實現難度一般一般低低低低價格價格低低一般一般高高電路原理電路原理簡單簡單一般一般一般一般設計難度設計難度簡單

16、簡單高高一般一般通過上面的方案比較，數字電路的制作方案比較容易實現，并且在原理方面也是比較簡單，所以我選擇采用第一種方案來完成搶答器電路。3 3. .總總體體設設計計原原理理與與 各各部部分分單單元元電電路路的的設設計計3.1 數字搶答器總體具體方框圖搶答搶答輸入輸入控制控制輸入輸入PLC控制控制顯示顯示輸出輸出控制控制輸出輸出搶答按鈕優先編碼電路74LS148主持人控制開關時序控制電路 搶答按鈕 報警電路NE555秒脈沖產生電路NE555同步計數器74LS192顯示電路（七段顯示器）譯碼電路 74LS48 搶答按鈕 單穩態觸發器74LS121二進制/BCD 編碼轉化電路鎖存器 74LS279

17、譯碼電路 74LS48顯示電路（七段顯示器） . 6 / 29圖 3-1 數字搶答器具體方框圖3.2 各部分單元電路的設計3 3. .2 2. .1 1 搶搶答答器器電電路路設設計計該部分電路要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵，使其操作無效。選用優先編碼器 74LS148 和 RS 鎖存器 74LS279 可以完成上述功能，所組成的電路圖如下所示。這個電路的工作原理過程：當主持人控制開關 S 置于清零端時，RS 觸發器的 R 非端均為 0，個觸發器輸出端 （Q4Q1）全部置 0，于是 74LS48 的 BI 的非0，

18、顯示器燈滅，搶答器處于禁止工作狀態；74LS148 的選通輸入端 ST 的非=0，使之處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當主持人把開關 S 置于開始位置時，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態，即搶答器處于等待工作狀態，等待輸入端的信號輸入，當有選手將鍵按下時（如按下 S5），74LS148 的輸出 Y2Y1Y0 的非=010，YEX 的非=0，經 RS 鎖存后，CTR=1，BI 的非=1，74LS279 處于工作狀態，Q4Q3Q2=101,74LS48 處于工作狀態，經 74LS148 譯碼后，顯示器顯示為。此外，CTR=1，使 74LS148 的 ST 的非為高電平，74LS148 處于

19、禁止工作狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148 的 YEX 的非為高電平， 但由于 CTR 維持高電平不變，所以 74LS148 仍處于禁止狀態，確保其他的輸入信號不會被接收。這樣就保證了搶答者的優先性以與搶答電路的準確性。當優先搶答者回答完問題后，由主持人將開關重新置“清除”，電路復位，以便再進行下一輪搶答。 . 7 / 29圖3-2搶答器電路的設計圖3 3. .2 2. .2 2 定定時時電電路路設設計計由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預置時間的電路選用十進制同步加減計數器 7

20、4LS192 進行設計。圖 3-3 可預置時間的定時電路設計圖3 3. .2 2. .3 3 報報警警電電路路設設計計由 555 定時器和三極管構成的報警電路如圖 3.3 所示。其中 555 構成多諧振蕩器，振蕩頻率 fo143（RI2R2）C （公式 3.2.3）其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR 為控制信號，當 PR 為高電平時，多諧振 . 8 / 29蕩器工作，反之，電路停振。圖 3-4 報警電路設計圖3 3. .2 2. .4 4 時時序序控控制制電電路路設設計計搶答器控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進

21、入正常搶答工作狀態。當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。圖 3-5 時序控制電路設計圖圖中，門 G1 的作用是控制時鐘信號 CP 的放行與禁止，門 G2 的作用是控制74LS148 的輸人使能端 。工作原理是：主持人控制開關從清除位置撥到開始位置時，來自于 74LS279 的輸出 1Q=0，經 G3 反相， A1，則時鐘信號 CP 能夠加到74LS192 的 CPD 時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為 1，門 G2 的輸出 =0，使 74LS148 處于

22、正常工作狀態，從而實現功能的要求。當選手在定時時間按動搶答鍵時，1Q1，經 G3 反相， A0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門 G2 的輸出 =1，74LS148 處于禁止工 . 9 / 29作狀態，從而實現功能的要求。當定時時間到時，則定時到信號為 0， 74LS148處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時， 門 G1 處于關門狀態，封鎖 CP 信號，使定時電路保持 00 狀態不變，從而實現功能的要求。集成單穩觸發器 74LS121 用于控制報警電路與發聲的時間。3.3 完整電路圖設計圖 3-6 定時搶答器的整機電路 . 10 / 294 4 電電路路調調試試4.1 搶

23、答器電路圖 4-1 搶答器電路調試圖如圖，該電路實現兩個功能：一是能夠過分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼器顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手之后按鍵無效。工作過程：當開關處于清除端時，74LS279 的 RS 觸發器段均為 0 信號，所以四個觸發器端均輸出為 0，此時 ST 為 0，根據 74LS148 功能表可以看出，該芯片處于工作狀態。當開關達到“開始”端時，搶答器處于等待工作狀態，當有選手按下鍵時，與有一個輸入端為低電平，根據 74LS148 功能表可知，Y1，Y2，Y3 處于一種輸出狀態，EO 輸出為 0，所以 1Q 輸出為 1，74LS48 處于工作狀態。根據

24、2Q，3Q，4Q的輸出，譯碼器將顯示第一個按下鍵的選手。并且此時 1Q=1，使 74LS148 的 ST=1，所以 74LS148 處于禁止工作狀態，封鎖了其他鍵的再次輸入。因為只有 8 名選手，編號從 0000 到 0111，所以 74LS48 芯片的 A3 端不需要用到，所以可以直接置地。如果沒有選手按鍵的話，七段顯示譯碼器就會一直不亮，直到最后此次比賽結束。 . 11 / 29搶答器部分仿真如下，當主持人按下開關可實現清零，再次按下開關開始搶答，如選手 1 按下，數碼管顯示 1 并且其他選手無法再次搶答。仿真結果驗證了搶答部分電路的設計成功。4.2 定時電路圖 4-2 定時電路調試圖如圖

25、所示，分為兩個部分，一是秒脈沖，由 555 定時器構成的多諧振蕩電路，根據公式振蕩周期為 T=0.7（R1+2R2）C，可計算出該振蕩器的振蕩周期為 1 秒，由于是矩形脈沖，所以一個周期發光二極管會發一次光。另一部分是可預置時間的減計數器，對于預置端可以采用十進制 8421BCD 碼設置，當 555 振蕩器發出一個脈沖R11510 U12LED_RED_RATEDU3A B C D E F GCKU5A B C D E F GCKR9100 R10100 U674LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U774LS48NA7B

26、1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U874LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U974LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14VCC5VVCC5VVCC5VVCCOUTU13555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIVCC5VR1315k R145k C20.1uF R150.1k U14LED_RED_RATEDVCC5VXSC1ABExt Trig+_+_C1100n

27、FVCC5VU15A7404NU16A7401NU17A7405NU18A74S10NU19A74S05DVCCOUTU13555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIVCC5VR1315k R145k C20.1uF R150.1k U14LED_RED_RATEDVCC5VXSC1ABExt Trig+_+_C1100nF . 12 / 29時，74LS192 的 CP-端就接受一個信號，在 cp 脈沖的上升沿預置數就開始自減，當各位減少到 0 時，BO2 就會輸出一個負脈沖，cp2-就會開始減少 1，然后 74LS192 二開始再自減 1，直到預置數最后變成 00，

28、最后在 BO2 輸出一個周期的負脈沖。在時間未到時，BO2 一直到是輸出正脈沖，除非最后變成 00 時，才會輸出負脈沖，這就可以作為定時到的信號，如果是時間到了，輸出是零，時間不到，輸出是 1。另外，假如有選手按鍵的話，則最后不會計數器不會因為自減為 00 而最后輸出負脈沖，而是應為秒脈沖輸出與 1Q 的非相與后當作脈沖輸入 74LS192 的。當沒有選手按鍵時，1Q 的非為 0，所以 cp 脈沖就會停止輸入，時間就會停止，所顯示的時間就是該選手搶答的時間，但此時的定時到信號還是 1。定時部分電路仿真圖如下，又 555 定時器構成的多諧振蕩器輸出頻率為 1Hz，作為計數器的脈沖源，定時顯示可實

29、現 20 秒定時，此部分設計成功。4.3 秒脈沖發生電路圖 4-3 555 電路構成的多諧振蕩器該報警電路有 555 定時器和三極管構成，有 555 定時器構成一個多諧振蕩器，其輸出信號可以經三極管推動揚聲器。PR 為控制信號，當 PR 為高電平時，4 端接高電平，振蕩器正常工作，當為低電平時，振蕩器停止工作，不會發聲。因為來一個高電平是該報警電路會發聲，但是只有在一個周期發聲，這個周期非常短，只是多諧振蕩器的一個周期，只有一秒鐘，所以中間需要加一個單穩態觸發器，根據 555構成的單穩態觸發器的功能原理，這樣可以延長這個周期，是發聲信號加長，該定時器用到的電阻是 30 k，電容是 100uf，

30、根據公式計算得到的周期是 3 秒。 . 13 / 29圖 4-4 脈沖發生電路產生的脈沖波形4.4 時序控制電路圖 4-5 時序控制電路調試圖圖中，門 G1 的作用是控制時鐘信號 CP 的放行與禁止，門 G2 的作用是控制74LS148 的輸人使能端 。圖八的工作原理是：主持人控制開關從清除位置撥到開始位置時，來自于圖六中的 74LS279 的輸出 1Q=0，經 G3 反相， A1，則時鐘信號CP 能夠加到 74LS192 的 CP 時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則定時到信號為 1，門 G2 的輸出 ST =0，使 74LS148 處于正常工作狀態，從而實現功能的要

31、求。當選手在定時時間按動搶答鍵時，1Q1，經 G3 反相， A0，封鎖 CP 信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門 G2 的輸出 ST=1，74LS148處于禁止工作狀態，從而實現功能的要求。當定時時間到時，則定時到信號為 . 14 / 290，1Q =1，74LS148 處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時， 門 G1 處于關門狀態，封鎖 CP 信號，使定時電路保持 00 狀態不變，從而實現功能的要求。集成單穩觸發器 74LS121 用于控制報警電路與發聲的時間，其工作原理如下：當主持人將開關撥到開始鍵時，S 信號從 0 變成 1，是上升的，但是定時到信號還是 1，Yex 由于74LS

32、148 已經開始工作所以為 0，所以根據 74LS121 功能表可以看到 PR 會有一個高電平輸出，所以揚聲器就會發出聲音。在最后結束時候，如果沒有選手按鍵但是時間已經結束，這時候 S 是 1，Yex 因為沒有選手按鍵而為 1，而又因為定時到信號而又有一個負脈沖輸入，所以 PR 會輸出一個正脈沖，從而使揚聲器發聲。假如有選手按鍵，Yex 會從 1 變成 0，定時到信號還是 1，所以最后也會有一個正脈沖輸出，揚聲器也會發聲的。4.4 報警電路圖 4-6 報警電路調試圖該報警電路有 555 定時器和三極管構成，有 555 定時器構成一個多諧振蕩器，其輸出信號可以經三極管推動揚聲器。PR 為控制信號

33、，當 PR 為高電平時，4 端接高電平，振蕩器正常工作，當為低電平時，振蕩器停止工作，不會發聲。U17LM555CMGND1DIS7OUT3RST4VCC8THR6CON5TRI2C3100nFC410nFC510FR1615kR178kVCC5VU18BUZZER1kHz PR . 15 / 29因為來一個高電平是該報警電路會發聲，但是只有在一個周期發聲，這個周期非常短，只是多諧振蕩器的一個周期，只有一秒鐘，所以中間需要加一個單穩態觸發器，根據 555 構成的單穩態觸發器的功能原理，這樣可以延長這個周期，是發聲信號加長。如果該定時器用到的電阻是 30 k，電容是 100uf，根據公式計算得到

34、的周期是 3 秒。4.5 整體電路調試圖 4-6 整體電路調試圖整體仿真圖如圖 4-6，可實現如下功能：接通電源后，主持人將開關撥到清除狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置開始狀態，宣布開始搶答器工作。定時器倒計時 20 秒，揚聲器給出聲響提示。選手在定U174LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U10A74LS279N1Q141Q271S121S231R111S361R25U1174LS148NA09A17A26GS14D313D41D52D212D111D010D74D63EI5

35、EO15R1210k VCC5VR11510 U12LED_RED_RATEDR010k R110k R210k R310k R410k R510k R610k R710k VCC5VJ1Key = 1J2Key = 2J3Key = 3J4Key = 4J5Key = 5J6Key = 6J7Key = 7J8Key = 8R8100U4A B C D E F GCKJ9Key = SpaceU2A74LS279N1Q141Q271S121S231R111S361R25VCC5VU3A B C D E F GCKU5A B C D E F GCKR9100 R10100 U674LS48NA

36、7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U774LS48NA7B1C2D6OA13OD10OE9OF15OC11OB12OG14LT3RBI5BI/RBO4U874LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14U974LS192NA15B1C10D9UP5QA3QB2QC6QD7DOWN4LOAD11BO13CO12CLR14VCC5VVCC5VVCC5VVCCOUTU13555_TIMER_RATEDGNDDISRSTTHRCONTRIVCC5VR1315k R145k C

37、20.1uF R150.1k U14LED_RED_RATEDVCC5VXSC1ABExt Trig+_+_C1100nFVCC5VU15A7404NG2A7401NG3A7405NG1A74S10N . 16 / 29時時間搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作清除和開始狀態開關。5 5 仿仿真真結結果果分分析析5.1 搶答電路仿真在時刻，開關置向“清零”一端時，74148LS芯片的ST=0，處于工作狀態，但74279LS鎖存器芯片處于封鎖狀態，搶答電路不工作。在時刻，控制開關再次置向“

38、開始”端，74279LS芯片的R端為高電平，處于等待工作狀態。在時刻，有搶答者搶答，則使74148LS芯片的ST=1，處于封鎖狀態。其后有搶答者搶答，都是無效的。圖 5-1 搶答電路仿真波形5.2 定時電路仿真控制開關從“清零”端撥向“開始”端，定時電路開始倒計時。此后經過555NE芯片產生的 30 個脈沖后，到達 I 時刻（即無人搶答的情況） ，有高位芯片有搶答，74LS148 芯片使能端置一封鎖其他搶答開關清零開關開始控制開關使能端 . 17 / 29BO端產生的借位輸出信號（低電平）把555NE芯片產生的的脈沖封鎖，從而74192LS減計數停止。同時ST置一選手也無法搶答。圖 5-2 定

39、時電路波形仿真圖 5-3 搶答電路波形仿真5.3 總體電路仿真30 秒到開關 74LS148 芯片端被置一ST555 定時器產生的脈沖有選手搶答 74LS192 計數脈沖停止I . 18 / 29圖 5.3.1 總體電路波形仿真在時刻，控制開關由“清零”端撥向“開始”端，芯片74148LS處于工作狀態，芯片74192LS開始倒計時。當有人搶答時（時刻） ，74148LS芯片和74192LS芯片的觸發脈沖被封鎖，則其他搶答者不能再搶答，顯示器上顯示搶答者的編號和搶答時刻（時刻）距最后時刻的時間，并一直保持到系統清零為止。6 6 心心得得與與體體會會數電課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提

40、出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.回顧起此次課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在短短的兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次數電課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得芯片使能端接收信號74148LSST芯片接收脈沖74192LS .

41、19 / 29是困難重重，這畢竟第一次做數電課程設計，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 這次數電課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我學得到很多實用的知識。總體來說,這次實習我受益匪淺.在摸索該如何設計程序使之實現所需功能的過程中,特別有趣,培養了我的設計思維,增加了實際操作能力.在讓我體會到了設計的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂. 這次數電課程設計,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏輯電路的

42、分析與設計上有了很大的進步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認識，進一步增進了對一些常見邏輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認識到，數字電路這門課程在科學發展中的至關重要性 2，查閱參考書的獨立思考的能力以與培養非常重要，我們在設計電路時，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網絡查到，但由于時間和資料有限我們更多的還是獨立思考。3，相互討論共同研究也是很重要的，經常出現一些問題，比如電路設計中的分頻器的設計，開始并不理解分頻器的原理，但是和其他的專業同學討論后，理解了搶答器的基本原理后，很快的設計了電路原理圖。7 7 參參考考資資料料1 電子技術基礎(數字部分

43、) 第五版 康華光 主編 高等教育2 電子線路設計.實驗.測試 第三版自美 主編 華中科技大學3 書艷，數字邏輯設計與應用，:清華大學 20074 歷雅萍、易映萍編，電子技術課程設計，機械工些 20065 介華主編 ，電子技術課程設計指導，高等教育 2006 . 20 / 298 8 附附錄錄：電電路路中中的的元元件件介介紹紹8.1 優先編碼器 74LS148編碼器在同一時刻只允許對一個信號進行編碼，否則輸出的代碼會發生混亂。優先編碼器既在同一時間，當有多個輸入信號請求編碼時，只對優先級別高的信號進行編碼的邏輯電路，稱為優先編碼器。常用的集成優先編碼器有 74LS148（8線3 線）和 74L

44、S147（10 線4 線）兩種制式。優先編碼器是較常用的編碼器，下面以 74LS148 為例，介紹它的邏輯功能。此芯片為 8 線3 線優先編碼器。圖 8-1(a)是其功能簡圖，圖 8-1(b)是管腳引線圖，表 8-1 是其真值表。圖 8-1 74LS148 引腳圖表 8-1 74LS148 真值表74LS148 的輸入端和輸出端低電平有效。圖 8-1（a）是其功能簡圖，圖中電源和地 . 21 / 29未畫，0I7I是輸入信號，2Y0Y為三位二進制編碼輸出信號，SI1 時，編碼器禁止編碼，當SI0 時，允許編碼。SY是技能輸出端，只有在SI0，而0I7I均無編碼輸入信號時為 0。EXY為優先編碼

45、輸出端，在SI0 而0I7I的其中之一有信號時，EXY0。0I7I各輸入端的優先順序為：7I級別最高，0I級別最低。如果7I0（有信號） ，則其它輸入端即使有輸入信號，均不起作用，此時輸出只按7I編碼，2Y1Y0Y000。優先編碼被廣泛用于計算機控制系統中，當有多個外設申請中斷時，優先編碼器總是給優先級別高的設備先編碼。8.2 譯碼器 74LS48把輸入的二十進制代碼轉換成十進制數碼各段驅動信號的電路稱為顯示譯碼器。圖 8-2 為七段顯示譯碼器 74LS48 的引腳排列圖。圖 8-2 七段顯示譯碼器 74LS48 引腳排列圖其中03 AA為譯碼器的輸入信號，gaYY 為譯碼器的 7 個輸出，L

46、T為譯碼器的燈測試輸入，RBOBI /為譯碼器的消隱輸入/滅零輸出，RBI 為滅零輸入。表 333 為七段顯示譯碼器的真值表。表 8-2 七段顯示譯碼器的真值表十進制輸入RBOBI輸出或功能LTRBI3A2A1A0AaYbYcYdYeYfYgY . 22 / 29O l2345678 9 101112131415 ll11 11 1l 1lll1ll110 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 1 0 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 0l 0 1 11 1 0 01 1 0 1l 1 1 0l l l l1 l1 llll

47、l111l 1l111 l 1 1 l 1 0 0 1 l O 0 0 01 1 0 1 1 0 ll l l l 0 0 l0 l l 0 0 l l1 0 l 1 0 l l0 0 1 1 1 1 11 1 1 0 0 0 0l l l l l l ll 1 l 0 0 l l0 0 0 1 1 0 10 0 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 1l 0 0 1 0 l l O 0 0 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0消隱脈沖消隱燈測試 10 00 0 0 0 0 0l0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 l l 1 l l l 1根據白哦 8-2 七段顯示

48、譯碼器 74LS48 的真值表，簡單介紹三個功能端LT ，RBOBI /和RBI 的工作情況。燈測試輸入：當0LT且1BI時，無論03 AA狀態如何，輸出YaYg全部為高電平，都可使被驅動數碼管的七段同時點亮，以檢查該數碼管各段能否正常發光。利用這個功能可以判斷顯示器的好壞。消隱輸入：也稱滅燈輸入。BI 為消隱輸入，當BI =0 時，無論RBILT,與輸入03 AA為何值，所有各段輸出gaYY 均為低電平，顯示器處于熄滅狀態。RBO為滅零輸出。滅零輸入：RBI 可以按數據顯示需要，將顯示器所顯示的 0 予以熄滅，而在顯示 19 時不受影響。它在實際應用中是用來熄滅多位數字前后不必要的零位，使顯示的結果更醒目。將滅零輸入端與滅零輸出端配合使用，很容易實現多位數碼顯示系統的滅零控制。 . 23 / 298.3 同步十進制可逆計數器 74LS192十進制計數器品種很多，有十進制加法計數器、十進制減法計數器和十進可逆計數器，下面僅以 74LS192 同步十進制可逆計數器為例。介紹它的功能特點。74LS192 是屬 8421BCD 碼，它的功能真值表如表 3.3.1 所示。從表 3.3.1 可見：CR是異步清零端，且高電平有效。 1LD是并行置數端，低電平有效，且在0CR有效。 2UCP和DCP是兩個時鐘脈沖，當1DCP，時鐘脈沖由UCP端接入。并且 31, 0LDCR時，7