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数字电子技术课程设计 一.课程设计的题目：四人抢答器。 二.设计任务和要求： 1.设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2.设计要求

（1）4名选手编号为：1,2,3,4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1,2,3,4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。

（3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

（4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时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。

（5）如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。 (6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。 三.原理电路和程序设计： 1.数字抢答器总体方框图 如图

11、1所示为总体方框图。其工作原理为：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；主持人将开关置开始＂状态，宣布＂开始＂抢答器工作。定时器倒计时，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，当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。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。 图

11、1数字抢答器框图 2.单元电路设计

（1） 抢答器电路 参考电路如图

11、2所示。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 =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S4）,74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=100，经译码显示为＂4＂。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 此时由于仍为1Q=1，使ST=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 清除＂然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线-3线优先编码器. 图

11、2 数字抢答器电路

（2）定时电路 图

11、3 可预置时间的定时电路 由节目主持人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

11、3所示。

（3）报警电路

（4）零点锁存电路

（5）时序控制电路 时序控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能： ①主持人将控制开关拨到＂开始＂位置时，抢答电路和定时电路进人正常抢答工作状态。 ②当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作，倒计时归零。 ③当设定的抢答时间到，无人抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。 秒脉冲波形 四.元件选择 1. 集成电路： 74LS148 1片 74LS373 1片 74LS48 2片 74LS192 1片 NE555 1片 74LS00 2片 74LS121 2片 74LS21 1片 74LS32 1片 74LS08 1片 2. 电 阻|： 100KΩ 2只 40Ω 2只 15kΩ l只 68kΩ l只 3. 电 容： 10UF 3只 10nf 1只 4. 其 它： 共阴极显示器 2只， 双刀单闸开关 1只，PBNO开关4只，buzzer蜂鸣器2只 五，整体电路及软件仿真的效果图以及仿真调试结果分析 555的秒脉冲图 六.工作原理 1.置数：通过单刀双掷开关将74ls192的load输入端先置为高电平，使74ls192实现置数功能，将其置为1001，再通过开关，将load输入端先置为低电平，使其开始倒计时。 2.当主持人按下开始按钮时，蜂鸣器响，选手开始抢答，并且倒计时开始倒计，当有任何一个选手按下按钮时LS148被锁存，蜂鸣器响，其他选手按下无效，同时倒计时制止，数码管显示剩余时间和选手对应的号码，倒计时数码管显示为0，蜂鸣器响，禁止选手抢答。主持人再置为开始状态，其他选手才可以继续抢答，倒计时从新倒计，进入下一个抢答状态. 3.当无选手按按钮是，倒计时继续直到倒计时为零，此时零点到的信号将LS148锁存，选手再按下按钮无效，同样只有当主持人清零后再置为开始状态，其他选手才可以继续抢答。 4.锁存的实现：LS373的有信号输入时...

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