多路竞赛抢答器的设计

安徽工业职业技术学院

《电子技术》课程设计设计题目：多路竞赛抢答器的设计

学生姓名余张健、吕玲芳、徐宝

学号111171 53-24-45

班级11电子

系部电气工程系

指导教师胡老师

课程设计起止日期： 6.17~6.28

二0一三年六月

多路竞赛抢答器的设计

设计者：徐宝、吕玲芳、余张健

一.设计指标和设计要求

1.设计任务：

用中规模电路设计一个多路竞赛抢答器。

2.设计指标要求：

多路竞赛抢答器有八组，抢答功能若任意一组抢答器成功，则显示该组号并伴有音乐提示，其他组被封锁，不能抢答，直到裁判宣布重新开始抢答时，各组才可以进行下一组抢答。

二．选择总体方案，确定电路框图

1.抢答器电路设计框图

1.方案论证

多路竞赛抢答器由抢答电路、时序控制电路、和报警电路组成，在开始抢答后，当选手按动抢答键时能显示选手的编号并伴有音乐显示，同时能封锁其他输入电路，禁止其他选手抢答。

抢答器的作用过程时，接通电源时节目主持人将开关置于清除位置，抢答器属于禁止工作状态，LED显示灭灯，当主持人宣布开始的时候，同时将控制开关开到开始的位置，抢答器属于工作状态，当选手按抢答键时，能显示选手的编号并有音乐提示，同时封锁其他输入电路，禁止其他选手抢答，当选手抢答时，抢答器完成以下4个过程：①优先编码器立即分辨出选手的编号并由锁存器进行锁存，然后由译码器显示电路显示编码。②音乐芯片有音乐提示，③控制电路对输入编号电路进行锁存避免其他选手抢答，当选手回答问题完毕，主持人操作控制开关使系统恢复到禁止状态，以复进行下一步抢答。

二.单元电路的分析

1、直流稳压电源

D 1

In 4007x 4

C 3100u F /220v

C 4

1000u F /220v

C 1

0.33u F

C 2

0.1u F

V in 1

G N D

+5V

3U 1

U A7805

+5v

G ND

变压器T2将220V 市电转化为6V~9V 交流电，二极管组成的整流桥将交流电转化为直流电，C3为滤波稳压电容，C1改善滤波电压，C2改善负载瞬态响应，C3进一步滤波稳压。 2、编码电路

8~3线优先编码器74LS148芯片的引脚图如下；

设计电路如图2所示。电路选用优先编码器 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(图中4端) =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（图中5号端）＝１，处于禁止状

526374E I

5A 26A 17g n d 8

A 0

010

111212313G S 14E 015v c c

1674LS148引脚图

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- 4 - 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（图中5号端）＝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，表1为其功能表

3、R~S 锁存电路

74LS279的引脚和功能表如下；

12345678

1011121314151674LS279引脚图

安徽工业职业技术学院

74LS279的功能；4个锁存器中具有2个置位端SA,SB ，当S 为低电平，R 为高电平时，输出为Q 为高电平，当S 为高电平，R 为低电平，输出为Q 为低电平。当S 和R 均为高电平时，输出被锁在已建立的电平，当S 和R 均为低电平时，输出为稳定的高电平状态，对SA ，SB ，S 的低电平表示只要有一个为低电平，S 的高电平表示SA 和SB 均为高电平，1Q~4Q 表

4、译码驱动和显示电路

芯片74LS48的引脚功能及真值表；

显示译码器由译码器配合使用，最常用的是BCD 七段译码器，其输出驱动七七个信号，由于74LS48输出是高电平有效，所以配接的数码管必须采用共阴极接法。功能表如下：

74LS48芯片引脚图

12345678

10111213141516

进制数LT RBI

A3A2A1A0 a b c d e f g

0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0

1 1 ×0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0

2 1 ×0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1

3 1 ×0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1

4 1 ×0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1

5 1 ×0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1

6 1 ×0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

7 1 ×0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0

8 1 × 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

9 1 × 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

灭

灯

××××××0 0 0 0 0 0 0 0

灭

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5、0变8电路

3~3输入或非门芯片74LS27

74LS27为三组三输入端或非门（正逻辑），共有7427,

74LS27两种线路形式，其主要电特性的典型值如下：

双列直插式

极限值电源电压7V

输入电压5.5V

工作温度0~70 o C

存储温度-60 o C~150 o C

6、门控电路

RS触发器由2个与非门组成

74LS00为4~2输入与非门TTL芯片电路中用到2片

74LS00组成非门

74LS00组成RS触发器

74LS27芯片引脚

74LS00芯片引脚1

约束条件： Q n+1=S+R Q n

RS=0

7、音乐电路

R17、R18为限流分压电阻； R16是分流电阻； C1为耦合电容；

D1为稳压二极管反接在电路中；

Q1起电流放大的作用；

8、总开关

C1是滤除谐波； R1为限流分压电阻

三.总体电路与分析

C 2D

f 15g

SN 74L S48

1S 1

21S 232R 5

2S 63R

U 9

74LS279

R15

R141213

U 7A

SN 74L S27

LS1

SPEAK ER

[LEDgn]67

D PY_7-S

E G

R18470R171K

R16

Q 1N PN1

0.01uF

音乐芯片

Y IN Y UE

D 13V V CC

S1R 14.7K VCC

C 10.01uF

A B Y A

B Y

1.电路图

B I /R B O 4R B I 5L T 3A 7B 1

C 2

D 6a 13b 12c 11d 10e 9f 15g

U 6

S N 74L S 48

1S 1

21S 232R 5

2S 63R 10

3S 1113S 2124R 14

4S 15U 974L S 279

R 15

R 11

R 10R 9510R 14R 13R 12121312U 7A

S N 74L S 27

L S 1

扬声器

e D P Y [L E D g n ]

1234567

a b c d e

f g

D S 1

B S 258

R 18470R 171K

R 16

1K Q 1N P N 1

C 10.01u F 音乐芯片

C 2Y I N Y U E

D 13V V C C

41526374E I 5A 26A 17A 0

10111212313G S 14E O 15

U 8

74L S 148

8910

74L S 00

U 3D

74L S 00

U 5A

74L S 00

U 3B 74L S 00

12345678

16151413121110

R P 14K *8

v c c

R 8

4.7K S 2S 15C 8

0.01u F

S 14C 7

0.01u F

S 13C 6

0.01u F

S 12C 50.01u F

S 11C 40.01u F S 10C 3

0.01u F

S 9

C 20.01u F

S 8

C 10.01u F

总开关

多路竞赛抢答器原理图

2原理分析

1A 11B 21Y 32A 42B 52Y 6g n d

3A 93B 10

4Y 114A 124B 13v c c

14S 7

74L S 00

1A 11B 21Y 32A 42B 52Y 6g n d 73Y 83A 93B 104Y 114A 124B 13v c c 14S 574L S 00

A 11

B 12A 23B 24

C 25Y 26g n d 7

Y 3

A 39

B 310

C 311Y 112C 113v c c 14S 1

74L S 27B 1C 2L T 3B I 4R B I 5D 6A 7g n d 8e

d 10c 11b 12a 13g 14f 15v c c 16S 3

74L S 48

41526374E I 5A 26A 17g n d 8A 09

010*********G S 14E 015v c c 16S 11

74L S 148

1R 11S 121S 231Q 42R 52S 62Q 7g n d 83Q

3R 103S 1113S 2124Q 134R 144S 15v c c 16S 274L S 279

S 16

C 80.01u F

S 15C 70.01u F

S 14C 60.01u F

S 13C 50.01u F

S 12C 40.01u F

S 10C 30.01u F

S 9C 20.01u F

S 8C 10.01u F

S 6

R 1

4.7K V C C

b f

c g

e D P Y [L E D g n ]1234567a b c d e

f g

G N D

D S 1

B S 205

1234567141312111098

S 4510*7

v c c v c c v c c v c c v c c v c c

L S 1

扬声器

R 3470R 41K

R 2

1K Q 1N P N 1

C 9

0.01u F 音乐芯片

C 10Y I N Y U E

D 13V V C C

总开关

多路竞赛抢答器接线图

电路主要是由抢答电路组成，主要原理如下；抢答电路的功能有2个；

一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，送给译码显示电路。二是要使其他选手随后的按键操作无效。

优先编码器74LS148和锁存器74LS279可以完成上述功能。其电路组成如上图所示，工作原理是：当主持人控制开关闭合时，清除锁定，RS 触发器R 端为低电平输出端（4Q~1Q ）全为低电平。于是74LS48的BI 等于0时，数码管显示器灯灭。74LS148的选通输入端

ST =1。.74LS148处于不工作状态；此时锁存电路不工作。

当主持人将开关拨到开始的位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态即抢答器处于等待工作状态，等待输入命令端（4；3；2；1；13；12；11；10）输入信号。当选手将按钮按下时，74LS148的输出（2Y 1Y 0Y =010），Yex =0；经过74LS279锁存， 74LS48的BI 等于1，数码管显示工作。同时经过一个非门将74LS148的选通输入端ST 置1；将74LS148锁定。其他选手按钮无效。

四.收获体会

1.通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力，在整个设计过程中，我们通过这个方案和芯片的选择。这个方案共使用了74LS48、74LS279、74LS148，让我们了解到了这些芯片的功能，电路框图和电路的分析，实践是认识的动力和最终目的。实践是检验真理的唯一标准，也懂得了理论与实际相结合是很重要的，把所学理论知识与实践相结合，才能真正为社会服务，从而提高动手能力和独立思考能力。也明白了与人合作共同提高，都会受益匪浅，团结合作的精神和理论知识，还有专业知识才能使这次课程任务设计成功完成。 -------余张建

2.两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅体验了我们所学的知识，也培养了我们如何把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 “千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今

天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是明天能稳健地在这社会大潮中奔跑

打下坚决基础。

-------吕玲芳

3.虽然仅仅只有两周的时间，但是我的收获是很大的，我们不仅将所有的知识都强化了一遍，而且我们也懂得了如何去使用。学以致用这才是本次课程设计的主要目的。这次课程设计，是将我们所学的零散知识都结合了起来，在设计任务中，通过单元电路的分析，更加强我对整体电路原理的理解。在写任务书的时候，我们将对一些内容进行合理编排改正，这些是需要一定的细心耐心的，所以此次课程设计也使我们清楚的明白了，不管是在生活中还是

学习中，不管做什么事，我们都得有耐心，要认真，不能马虎，因为细节往往决定成败。

-------徐宝

五.电路元器件列表

六.参考文献

[1] 百度文库。

[2] 杨志忠数字电子技术南京高

等教育出版社2008

[3] 任为民电子技术基础课程设计

中央广播电视大学出版社