8路智力竞赛抢答器数电课程设计报告
17页1、数字抢答器的设计姓 名 李永宏 学 号 201401910034 年 级 14自动化 专 业 自动化 系(院) 机械与材料工程学院 指导教师 王丹 1 设计任务与要求11.1基本功能.11.2 扩展功能.12 设计原理.13 电路设计.23.1 抢答电路.23.2 定时电路.63.3 相关逻辑电路.84元器件的使用列表.105仿真结果116 设计体会11参考资料12 8路智力竞赛抢答器1 设计任务与要求1.1基本功能(1)设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,其编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7,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S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。(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)和抢答的开始。(3)抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示选手的编号,同时扬声器发出音响提示 此外要封锁输人电路,禁止其他选手抢答,并将优先抢答选手的编号直保持到主持人将系统清零为止。1.2 扩展功能(1)抢答器具有定时抢答功能,
2、且一次抢答的时间长度可以由主持人设定(如30 s)。当节目主持人启动“开始”键后,要求定时器立即减计时,并用显示器显示,同时扬声器发出短暂的音响,音响持续时间为0.5 s左右。(2)参赛选手在设定的时间内抢答,抢答有效;有效抢答结束定时器停止工作显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止。(3)如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答,本次抢答无效,系统短暂报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后做无效抢答,时间显示器上显示00。2 设计原理定时抢答器的总体框图如图1所示,它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能,即开始抢答后,当选手按动抢答键时,能显示选手的编号,同时能封锁输入电路,禁止其他选手抢答;扩展电路完成定时抢答的功能。图1- 1定时器总体框图 图1所示的定时抢答器的工作过程是:接通电源时,节目主持人将开关置于“清除”位置,抢答器处于禁止工作状态,编号显示器灭灯,定时显示器显示设定的时间;当节目主持人宣布抢答题目后,说一声“抢答开始”,同时将控制开关拨到“开始”位置,扬声器发出音响提示,抢答器处于工作状态,定时器倒计时开始。当定时时间到
3、,却没有选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选手在超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时,抢答器要完成以下四项工作:(1)优先编码电路立即分辨出抢答者的编号,并由锁存器进行锁存,然后由译码电路显示编号;扬声器发出短暂音响,提醒节目主持人注意。(2)控制电路要对输人编码电路进行封锁,避免其他选手再次进行抢答。(3)控制电路要使定时器停止工作,时间显示器上显示剩余抢答时间并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕,主持人操作控制开关使系统回复到禁止工作状态,以便进行下轮抢答。3 电路设计3.1 抢答电路抢答电路的功能有两个:是能分辨选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,供译码显示电路用;二是要使其他选手的按键操作无效。方案一:选用优先编码器74LS148和八D锁存器74LS573(或74LS373)可以完成上述功能。通过74LS573可以一次性锁存八个信号输入的功能,将八个抢答的信号送给它29的八个输入管脚,再将它1912的八个管脚接74LS148的优先编码信号输入的八个管脚,最后通过优先编码器的GS端经相应门电路处理后接锁存器的锁存端进行锁存。74LS573管脚与功能
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