1、1（电子技术课程）设 计 说 明 书八人抢答器电路设计 起止日期： 2016 年 11 月 14 日 至 2016 年 11 月 18 日学 生 姓 名 赵 盼 瑶班 级 电 气 工 程 1402学 号 14401300004成 绩指 导 教 师 (签 字 )2电气与信息工程 学院（部）2016 年 11 月 18 日3一、设计题目八人抢答器电路设计二、设计目的 1、更进一步熟悉集成电路的引脚安排和各芯片的逻辑功能2.熟练掌握锁存器、译码器、计数器、编码器管脚的功能和使用方法3、了解抢答器的组成及工作原理4、熟悉抢答器的设计与制作三、设计要求1. 数字抢答器应具有数码锁存、显示功能，抢答组数分
2、为八组，即序号0、1、2、3、4、5、6、7，优先抢答者按动本组开关，组号立即锁存到 LED 显示器上，同时封锁其它组号。2. 系统设置外部清除键，按动清除键，LED 显示器自动清零灭灯。3. 数字抢答器定时为 30 秒，启动起始键后，要求：30 秒定时器开始工作；扬声器要短暂报警；发光二极管亮灯。4. 抢答者在 30 秒内抢答，抢答有效，终止定时；30 秒定时到，无抢答者本次抢答无效，系统短暂报警，发光二极管灭灯。四、总体设计方案及步骤1.设计方案数字抢答器总体参考方案框图如图 1-1 所示。译码显示定时电路报警电路外部操作开关门控电路RS 锁存器8 线-3 线优先编码器01234567（抢
3、答器键号）4图 1-1 数字抢答器总体参考方案框图它包括定时电路、门控电路、译码显示电路、8 线-3 线优先编码器、RS 锁存器和报警电路等六个部分组成。其中定时电路、门控电路、译码显示电路及 8 线-3 线优先编码器三部分的时序配合尤为重要，当启动外部操作开关（起始键）时，定时器开始工作，同时打开门控电路，输出有效，8 线-3 线优先编码器等待数据输入，在定时时间内，优先按动开关的组号立即被锁存到 LED 显示器上，与此同时，门控电路输出无效，8 线-3 线优先编码器禁止工作；若定时到而无抢答者，定时电路立即关闭门控电路，输出无效，封锁 8 线-3 线优先编码器，同时发出短暂报警信号。2.设
4、计步骤（1）定时电路5定时电路包括 30s 倒计时电路和短时（3s）报警电路，设计中采用 74LS192组成倒计时计数；用 555 定时器构成单稳态触发器（下降沿触发） ，通过调节R、C 值来控制占空比（延时时间=1.1RC） 。其定时电路分别如图 1-2、1-3 所示。图 3-2 30s 倒计时电路D015 Q0 3D11 1 2D210 Q2 6D39 3 7UP5 TCU12DN4 TCD13PL1 MR14U1074LS192D015 Q0 3D11 1 2D210 Q2 6D39 3 7UP5 TCU12DN4 TCD13PL1 MR14U174LS192R1510kR1610k23
5、1U3:A74LS02置 数 /启 动 按 钮 清 零 按 钮6图 3-3 555 定时器构成单稳态触发器因在仿真过程中，555 定时器构成的单稳态触发器出现控制误差，故调整短时报警定时电路，采用 74123 构成，其电路图如下图 1-4 所示。图 3-4 74123 构成的定时电路图R4 DC 7Q 3GND1VCC8TR2 TH 6CV5U5555R112727kC310uFC40.01uFCX14RX/CX15A1 B2MR3Q 13Q 4U6:A74123C1200uFR1272k7（2）译码显示电路采用 8 引脚的显示数码管与 74LS248 译码器构成译码显示电路，电路如图 1-5
6、 所示。74LS248 管脚功能与 74LS48 一致。图 1-5 译码显示电路（3）锁存与编码电路本设计采用的为 74LS373 锁存器（8 输入 8 输出）和 74LS147（4 输出） ，电路如图 1-6 所示，完整的抢答、编码、锁存、显示电路如图 1-7 所示。A 7QA13 B 1QB12C 2QC11 D 6QD10BI/RBO 4QE9 RBI 5QF15LT 3QG14U174LS2488图 1-6 锁存与编码电路D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE1U874
7、LS37311 212 31341 52 6374 85 910Q0 9Q1 7Q2 6Q3 14U1774LS1479图 1-7 抢答、编码、锁存、显示电路（4）将各电路单元按照要求利用门控制连接整合，整体图如图 3-8 所示：SW1SW-SPDTSW2SW-SPDT3SW-SPDT4SW-SPDTS5SW-SPDTSW6SW-SPDTSW7SW-SPDTS8SW-SPDTR210kR310kR410kR510kR610kR710kR810kR910kD03 Q02D14 15D27 Q26D38 39D413 Q412D514 515D617 Q616D718 719OE1LE1U874L
8、S373U12NOTU13NOTU14NOT123456112 8U1674LS30D1LED-RED112123134152637485910Q0917Q26314U1774LS147A7QA13 B1B12 C2QC1 D6D10BI/RBO4QE9 RBI 5F15 LT3QG14U174LS248 U2NOT564U3:B74LS02R1010k U21NOT抢 答 复 位有 人 抢 答 指 示 灯10图 1-8 八人数字抢答器电路图SW1SW-PDTS2SW-PDT3SW-PDT4SW-PDT5SW-PDTS6SW-PDTSW7SW-PDT8SW-PDTR210kR310kR410k
9、R510kR610kR710kR810kR910kR4 DC7Q3GND1VC8TR2 TH6CV5U45R140kR132.15kC510uFC20.1uFR4 DC7Q3GND1VC8TR2 TH6CV5U55R127kC310uFC40.1uFD015 Q03112D210 Q2639 37UP5 TCU12DN4 D3PL1MR4U174LS192D015 Q03112D210 Q2639 37UP5 TCU12DN4 D3PL1MR4U174LS192SW1(NC)R1510kR1610k 231U3:A74LS02SW1SW-PDT置 数 /启 动 按 钮 清 零 按 钮 D2LE
10、-REDU7NOTCX14RX/C15A1B2MR3 Q13Q4U6:A74123C20uFR127kD03 Q0214 15D27 Q2638 39D413 Q41254 55D617 Q61678 79OE1LU874LS37U12NOTU13NOTU14NOTU15NOR_612345612 8U1674LS30D1LE-RED1122313452637485910 Q0917Q26314U774LS147A7QA13 B1B2 C2QC1 D6D0 BI/RO4QE9 BI5F15 LT3QG4U174LS248 U2NOT564U3:B74LS02D3LED-BLUE U18NOTR10kR1210U20AND_3U21NOT报 警 定 时 电 路5多 谐 震 荡 器单 稳 态 触 发 器抢 答 复 位无 人 抢 答 报 警 模 块有 人 抢 答 指 示 灯电 气 工 程 1402班1403赵 盼 瑶
