数字式抢答器的设计
一,设计任务与要求
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,他们的编号分别是1,2,3,4,5,6,7,8,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K1,K2,K3,K4,K5,K6,K7,K8.
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的功能.抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示出选手的编号,同时扬声器给出音响提示.此外,要封锁输入电路,禁止其它选手抢答.优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止.
4.抢答器具有定时抢答的功能,且一次抢答的时间可以由主持人设定(30秒).当节目主持人启动"开始"键后,要求定时器立即进行倒计时,并用显示器进行显示,同时扬声器发出短暂的声响,声响持续时间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时刻的时间,并保持到主持人将系统清零为止.
6.如果定时抢答的时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效,系统进行短暂的报警,并封锁输入电路,禁止选手超时后抢答,定时显示器上显示00.
二,设计参考
数字抢答器的总体框图如图8.34.1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,禁止其它选手抢答.扩展电路完成定时抢答的功能.
三,设计报告要求
1.画出数字抢答器的总体框图及完整的逻辑电路图,并说明其设计原理及工作过程.
2.说明实验中产生的故障现象及解决方法.
3.心得,体会和建议.
四,总体框图
五,实验内容
1,各芯片的工作原理及电路图.
(1) 74LS373锁存器
74LS373与单刀双掷开关相连作为8位选手的抢答锁存开关,它的4脚,7脚,8脚,13脚,14脚,17脚,18脚,3脚分别连接单刀双掷开关J1---J8.单刀双掷开关的双掷的两个端脚分别接5V和0V高低电平.
1脚OE为 三态允许控制端(低电平有效).当三态允许控制端OE 为低电平时,1Q~8Q为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线.当OE 为高电平时,1Q~8Q 呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影响.本实验中1脚接地为低电平.
11脚作为锁存允许端与74LS76的15脚相连,74LS76的15脚输出电平的高低变化控制74LS373的导通与锁存.具体控制过程为11脚为高电平时,整个芯片呈"透明"状态,即输出端的电位随输入端的变化而变化;当11脚为低电平时,输出的信号被锁存, 不再受输入端的影响.
20脚接高电平5V,1脚和10脚接地.2脚,5脚,6脚,9脚,12脚,15脚,16脚,19脚分别与74LS148的4脚,3脚,2脚,1脚,13脚,12脚,11脚,10脚相连.
其芯片的连接图如下:
图1 74LS373电路连接图
(2) 74LS148优先译码器
74LS148优先编码器,作用是将74LS373输出的电信号编码.
其4脚,3脚,2脚,1脚,13脚,12脚,11脚,10脚与74LS 373的输出端2脚,5脚,6脚,9脚,12脚,15脚,16脚,19脚分别相连.
6脚,7脚,9脚分别与CD4511的2脚,1脚,7脚相连.
14脚连接74LS76的1脚和6脚,15脚接CD4511的4脚.作用为74LS148不译码时,14脚为高电平;译码时,14脚为低电平.通过两种状态电平变化产生的高低脉冲来控制74LS76.当74LS148输入端全为高电平,15脚为低电平,译码时为高电平,从而控制CD4511.
5脚,8脚接地,16脚接高电平.
74LS148的真值表和连接电路图如下:

输 入
输 出
Is
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
A2 A1 A0
E S
1
0
0

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