《数字电子技术基础》课程设计说明书
1.2扩展功能
1．定时抢答功能。抢答器定时为30s，启动起始键后，定时器开始工作，立即减计，并在显示器上显示出来，同时扬声器要短暂报警。
2．参赛选手在设定的时间内抢答（30s），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。
3．当定时抢答的时间已到，还没有选手抢答进，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。
2方案设计与论证
方案一：
1）30秒定时器：可由一片74LS161来实现。当74LS161输出为1111时通过与非门将
脉冲信号截止，显示器停留在30上。
2）抢答器部分：由8位选手的开关及自己根据实际情况用与非门连接成的简单译码器，输出接七段译码器，七段译码器接数字显示器。抢答成功的选手对应的灯亮且数字显示其编号。
3）时基脉冲选用实验室提供的信号发生器。
4）报警部分：当计时器计到30时，输出一个高电平使二极管发光且发出报警声。 方案二：
1）30秒定时器：可由两片74LS192构成。当第一片为零即输出1111时通过74LS20将
脉冲信号截止，使其显示为00。
2）抢答器部分：由一74LS148优先编码器实现抢答功能，用74LS279将选手代码锁存直到主持人清零为止，然后用7段译码器显示选手代码。
3）脉冲产生电路可由一74LS121来产生，提供给定时电路及声响电路。 4）报警部分：由一NE555定时器来控制，当倒计时为零时产生报警声响。
经过分析及研究我决定用第二种方案，因为它对我们比较实际，大部分元器件我们已经学过，而且原理较简单，现在应用到设计中来提高我们对这些元件的记忆，加深对他们的了解，为以后的设计提供了较好的应用。
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3设计方案简述
定时抢答器的总体框图如图1.1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。
图3-1抢答器的组成框图
图3-1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，定时显示器上显示设定的时间，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，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时，当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，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显示电路显示编号；
② 扬声器发出短暂的声响，提醒节目主持人注意；
③ 控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；
④ 控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手抢答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。
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4 单元电路设计
4.1 抢答电路设计
抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答器的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按按钮操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能，其电路组成图如图1.1所示。
该部分电路的工作原理是：当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的R端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。于是74LS48的BI?0,显示灯灭，74LS148的选通输入端ST?0,74LS48处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人开关拨到“开始”位置时，优先编码器电路和锁存电路处于同时工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端I7.....I0输入信号，当有选手将按钮按下时（如按下S5）,74LS48的输出
Y2Y1Y0?010,YEX?0,经RS锁存后，CTR=1,BI?1,74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经74LS48译码后，显示器上显示出“5”，此外CTR=1，是74LS148的ST端为高电平，74LS148处于禁止工作状态，封锁其他按钮的输入。当按下的按钮松开后，74LS148的YEX?1,但由于CTR维持高电平不变，所以74LS148仍然处于禁止工作状态，其他按钮的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。当优先抢答者回答完问题后，主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，一遍进行下一轮的抢答。
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图4-1抢答电路
4.1.1 七段数码显示74LS48
为了能以十进制数码直观的显示数字系统的运行数据，目前广泛使用了七段字符显示器，或称七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。它的功能简图和管脚引线图1.1.1所示。
灯测试输入LT：当LT=0时，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，以检查该数码管各段能否正常发光。但平时应置LT于高电平。
设置灭灯输入RBI的目的是为了把不希望显示的零灭灯。
灭灯输入/灭灯输出BI/RBO具有双功能输入/输出，当BI/RBO作为输入端时，称为灭灯输入端。只要加入灭灯控制信号BI=0，无论输入端是什么信号，定可将被驱动数码管
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的各段同时熄灭。当BI/RBO作为输出端使用时称为灭灯输出端。
图4-2 74LS48管脚图
4.1.2 TTL集成RS触发器74LS279功能介绍
74LS249的逻辑符号如图1.2.1（a）所示，每片74LS279中包含四个独立的用与非门组成的基本RS触发器。其中第一个和第三个触发器各有两个Rd输入端（S1和S3），在任一输入端上加入低电平均能将触发器置1；每个触发器只有一个Rd端（R）。图1.2.1（b）为第一个触发器的逻辑电路。
图 4-3
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多路智能竞赛抢答器设计详解
