《数字电路与逻辑设计》
课程设计。2024年 9月 9日。
数字电路与逻辑设计》课程设计。
多路竞赛抢答器设计。
1、 利用给定器件设计一个多路智力竞赛抢答器；
2、 利用面包板对设计的电路进行检验；
3、 总结电路设计结果。
1、 抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛；
2、 设置一个系统清零和抢答控制开关，该开关由主持人控制；
3、 抢答器具有锁存与显示功能，当选手按动按钮，锁存相应编号，并使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功能，抢答时间为10秒，当主持人启动开始键后，定时器进行倒计时；
5、 选手在10秒内抢答有效，抢答后定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止；
6、 如果定时时间到，无人抢答，本次抢答无效，系统禁止抢答，定时显示器上显示00。
74ls148 1片 74ls279 1片 74ls192 2片 74ls48 3片
74ls00 1片 74ls10 1片 ne555 1片
发光二极管 1只共阴极数码管 3只按钮4个
电阻：10k×9 68k×1 15k×1 1k×1
电容：10μf×1 0.01μf×1
1. 抢答器电路原理与设计。
2. 定时电路原理与设计。
可预制时间的定时电路工作原理： 如图所示，分为两个部分，一是秒脉冲，由555定时器构成的多谐振荡电路，根据公式振荡周期为t=0.7（r1+2r2）c，可计算出该振荡器的振荡周期为1秒，由于是矩形脉冲，所以一个周期内发光二极管会发一次光。
另一部分是可预置时间的减计数器，对于预置端可以采用十进制8421bcd码设置，当555振荡器发出一个脉冲时，74ls192的cp-端就接受一个信号，在cp脉冲的上升沿预置数就开始自减，当各位减少到0时，bo2就会输出一个负脉冲，cp2-就会开始减少1，然后74ls192二开始再自减1，直到预置数最后变成00，最后在bo2输出一个周期的负脉冲。在时间未到时，bo2一直到是输出正脉冲，除非最后变成00时，才会输出负脉冲，这就可以作为定时到的信号，如果是时间到了，输出是零，时间不到，输出是1。另外，假如有选手按键的话，则最后不会计数器不会因为自减为00而最后输出负脉冲，而是应为秒脉冲输出与1q的非相与后当作脉冲输入74ls192的。
当没有选手按键时，1q的非为0，所以cp脉冲就会停止输入，时间就会停止，所显示的时间就是该选手抢答的时间，但此时的定时到信号还是1。
图5.4.3 可预置时间的定时电路。
3. 时序控制电路原理与设计。
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：
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。
当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。
当设定的抢答时间根据上面的功能要求以及图六，设计的时序控制电路如图九所示。图中，门g1 的作用是控制时钟信号cp的放行与禁止，门g2的作用是控制74ls148的输人使能端 。图八的工作原理是：
主持人控制开关从"清除"位置拨到"开始"位置时，来自于图六中的74ls279的输出 1q=0，经g3反相， a＝1，则时钟信号cp能够加到74ls192的cp时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则"定时到信号"为 1，门g2的输出st =0，使 74ls148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1q＝1，经 g3反相， a＝0，封锁 cp信号，定时器处于保持工作状态；同时，门g2的输出 st=1，74ls148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。
当定时时间到时，则"定时到信号"为0，1q =1，74ls148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时， 门g1处于关门状态，封锁 cp信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能③的要求。74ls121用于控制报警电路及发声的时间。
4. 整机电路设计。
经过以上各单元电路的设计，可以得到定时抢答器的整机电路，如图5.4.6所示。
1）在面包板上连接抢答电路部分时，出现了按键4按下却显示5，经过仔细检查过电路板后发现是74ls48芯片上的输入端口5没有接高电平；接入10k电阻和高电平后，线路可以工作了。
2）在面包板上连接倒计时部分电路时，数码管走到00后，却没有停下来，而是变为随意数，我经过检查，发现74ls48的bi/rbo端口接入了高电平；我拔出这根导线后，线路就变得完美了。
撰写报告时注意以下内容：
1. 报告统一用a4纸黑白打印；
2. 模板中的内容为报告中必须出现的，内容可以增加但不能减少；其中。
三、四、五、六部分内容要按照自己的理解扩展写。
3. 报告应**结合，原理图、安装之后的电路实物图，都应在报告**现；
4. 报告发现雷同按0分处理；
5. 报告下周一上午10:00之前由学委统一交到实验室。
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