报告编号：
《数字电子技术基础》
综合课程设计报告
五路数字抢答器
学生姓名： 章杨敏 焦晨晨
指导教师 ： 曹喜珠
程系 电 子 工 所 在 系：
所学专业： 电子信息工程
级电子二班 级：2011 年
日14月6 年2013
目录
一、实验目的 ................................................................................................................................... 1 二、设计要求与内容 ....................................................................................................................... 1 三、设计及原理 ............................................................................................................................... 2 3.1 总体方案设计 .................................................................................................................... 2 3.1.1 设计思路 ................................................................................................................. 2 3.2 各模块设计方案及原理说明 ............................................................................................ 3 3.2.1 抢答电路 ................................................................................................................. 3 3.2.2 倒计时电路 ............................................................................................................. 6 3.2.3 报警电路 ............................................................................................................... 8 四、电路仿真 ................................................................................................................................... 8 4.1 抢答电路 ............................................................................................................................ 8 4.2 倒计时电路 ........................................................................................................................ 9 4.3 报警电路 .......................................................................................................................... 10 五、实验结果及分析 ..................................................................................................................... 10 六、收获、体会和建议 ................................................................................................................. 11 1. 总电路图 ........................................................................................................................... 12 2. 元件引脚图 ....................................................................................................................... 13 3.元器件清单 ......................................................................................................................... 15
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五路数字抢答器
摘 要
抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计以八路智力竞赛抢答器为基本概念，从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用数字、模拟电子器件设计具有扩充功能的抢答器。该抢答器的设计利用
Multisim11完成了原理图设计和电路仿真，具有数字显示、倒计时显示、编码译码功能，应用效果良好。
关键词: 电子设计自动化 数字电子技 抢答器 仿真
一、实验目的
通过五路数字抢答器的设计实验，要求学生回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路、编程器件和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、触发器、计数器、单脉冲触发器、555电路、译码/驱动电路的应用方法，熟悉掌握时序电路的设计方法。达到数字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。
二、设计要求与内容
在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。 1) 可供5名选手或者团队比赛，选用S0~S4五个按钮表示。 2) 设置一个系统清除和抢答开关S，并由主持人控制。
3) 抢答器具有锁存与显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出响声提示，并在数码管上显示选手号码。
4) 选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
5) 抢答器具有定时抢答功能，即主持人根据题目的难易程度可设置抢答时间（如10秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时。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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时 6)显示器上显示00。
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三、设计及原理 3.1 总体方案设计 3.1.1 设计思路
①本题的根本任务是准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
②当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。
③在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行10秒倒计时，此时，若有组别抢答，显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”；当计时时间到，仍无组别抢答，则计时指示灯灭表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。、
3.1.2 总电路框图
图 3-1总电路框图
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3.2 各模块设计方案及原理说明 3.2.1 抢答电路
此部分电路主要完成的功能是实现5路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。该电路主要完成两个功能：
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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关S 置于清除端时，RS 触发器的 R、S 端均为0，4 个触发器输出置0，使74LS148 的优先编码工作标志端＝ 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，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148 的输出经RS 锁存后，CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR ＝1，使74LS148 优先编码工作标志端＝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CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1， 5 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。只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-4。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。
原理图如下：
3 抢答模块原理图 图 3-2
触发器：RS S R触发器现态
SR保持状态。当输入端接入=1的电平时，如果基本
=1.
QQQQQQ，SR触发器的现态=0，则触发器次态=1、、=0=0；=1=1、若基本 QQ S R 则触发器次态=1=0=、时，触发器保持原状态不变。=1。即 QQS R，=1，=0=0时，如果基本SR2. 置0触发器现态为状态。当、=1 QQQS R触SR0与因=0；如果基本，会使=1=1共同作用使，而=1端翻转为 QQQQS R，无=1，
同理会使=1=0，=0=1发器现态为，=0、。只要输入信号 0态。论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为 QQSS R，1=1状态。当=0=0、=1时，如果触发器现态为=0，因、置3.
QQ R；同理的输出端共同使1的输出端次态翻转为会使G，而=1和=1G=0214
QQQQS R，无、=0=0当=1=1、；只要=0，也会使触发器的次态输出为、=1 1。论触发器现态如何，均会将触发器置 QQS R。=1=1=0时，无论触发器的原状态如何，4. 不定状态。均会使当，= S R两个门和G当脉冲去掉后，触发器的新状态要看G和 同时恢复高电平后，21 S R是不定状态，在实际电路
中要避免此状态出现。==0翻转速度快慢，所以称 所示。RS触发器的逻辑图、逻辑符号和波形图如图1-7基本
波形图 (c) (b) 逻辑符号 （a）逻辑图 触发器基本SR 图 3-3 Q
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数电实训报告五路抢答器
