八路抢答器Word文件下载.docx
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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。
当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。
第3章单元电路设计、器件的选择
3.1555定时器及其应用
3.1.1器件特性
图3-1NE555芯片外观
555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。
只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。
它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。
.2.174LS148引脚功能
图3-574LS148引脚功能
74LS148优先编码器为16脚的集成芯片，除电源脚VCC（16）和GND（8）外，其余输入、输出脚的作用和脚号如图中所标。
其中I0—I7为输入信号，A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端，OE是使能输出端，GS为片优先编码输出端。
由74148真值表可列输出逻辑方程为：
A2=（I4+I5+I6+I7）IEA1=（I2I4I5+I3I4I5+I6+7）·
IEA0=（I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7）·
IE使能输出端OE的逻辑方程为：
OE=I0·
I1·
I2·
I3·
I4·
I5·
67·
IE当使能输入IE=1时，禁止编码、输出（反码）：
A2,A1,A0为全1。
当使能输入IE=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余依次为：
I6,I5,I4,I3,I2,I0，I0等级排列。
OE为使能输出端，它只在允许编码（IE=0），而本片又没有编码输入时为0。
扩展片优先编码输出端GS的逻辑方程为：
GS=（I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7）·
IEGS为片优先编码输出端，它在允许编码（IE=0），且有编码输入信号时为0若允许编码而无编码输入信号时为1在不允许编码（IE=1）时，它也为1GS=0表示“电路工作，而且有编码输入”。
3.2.274LS148真值表
表3-174LS148真值表
输
入
出
IS
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
QCQBQAOEXOS
1
d
d
0
1
1
0
0
1
1
由真值表可知，输入I0～I7和输出QA、QB、QC的有效工作电平均为低电平.在I0～I7输入端中，下角标号码越大的优先级越高。
例如，I0、I2、I3、I5和I7均为1，I1、I4和I6为0时，输出按优先级较高的I6编码，即QCQBQA=001，而不是按优先级较低的I1和I4编码。
此后，若I6变为1，则按I4编码,QCQBQA=011。
若I4也变为1，输出才按I1编码，QCQBQA=110。
输入IS和输出OS、OEX在容量扩展时使用。
IS为工作状态选择端（或称允许输入端），当IS=0时，编码器工作，反之不进行编码工作；
OS为允许输出端，当允许编码（即IS=0）而无信号输入时，OS为0。
OEX为编码群输出端，当不允许编码（即IS=1），或者虽允许编码（IS=0）但无信号输入（即I0～I7均为1）时,OEX为1。
换而言之，允许编码且有信号输入（即I0～I7中至少有一个为0）时，OEX才为0。
3.2.3引出公共端符号
I0-I7：
为输入信号
A0,A1,A2：
三位二进制编码的呼出信号
IE：
是使能输入端
OE：
是使能输出端
GS：
为片优先编码输出端
VDD：
正电源
VSS：
接地
3.3.174LS192引脚功能
（a）引脚排列（b）逻辑符号
图3-674LS148引脚排列及逻辑符号
◆CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。
◆LD为预置输入控制端，异步预置。
◆CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。
◆CO为进位输出：
1001状态后负脉冲输出，
◆BO为借位输出：
0000状态后负脉冲输出。
3.3.274LS192功能表
表3-274LS192功能表
第4章整机电路的组成4.1抢答电路
图4-1抢答电路
（１）抢答器的主体电路设计
抢答电路的功能有两个：
一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；
二是要使其他选手的按键操作无效。
选用优先编码器74148和DFF锁存器可以完成上述功能，其电路组成如图4-1所示。
其工作原理是：
当主持人控制开关处于“清除”位置时，RS触发器的端为低电平，输出端（4Q~1Q）全部为低电平。
于是74LS48的=0，显示器灭灯；
74148的选通输入端=0，74LS148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，等待输入端7...0输入信号，当有选手将键按下时（如按下S5），74LSl48的输出=010，经RS锁存器后，CTR=l，74LS279处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经74LS48译码后，显示器显示出“5”。
此外，CTR=1，使74l48的端为高电平，74LSl48处于禁止工作状态，封锁了其它按键的输入。
当按下的键松开后，74LSl48的为高电平，但由于CTR维持高电平不变，所以74LSl48仍处于禁止工作状态，其它按键的输入信号不会被接收。
这就保证了抢答者的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，由主持人操作控制开关S，使抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
4.2定时电路
图4-2定时电路
（2）定时电路设计
如图4-2所示原理及设计：
该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管及相关电路组成。
具体电路如图4-2所示。
两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。
74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，如果要设置为30S，就可以在计数器的预置数控制端输入00110000。
时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；
如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。
4.3报警电路
图4-3报警电路
采用555定时器和三极管构成的报警电路如图4-3所示。
其中555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动蜂鸣器。
PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，当PR为低电平的时候，电路停振。
4.4时序控制电路
图4-4时序控制电路
与门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，与门G2的作用是控制74LS148的输入使能端。
主持人控制开关从"
清除"
位置拨到"
开始"
位置时，74LS279的输出1Q,即CTR=0，经G3反相，输出为1，则NE555产生的时钟信号CP能够加到74LS192的CPD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=0，使74LS148处于正常工作状态。
当选手在定时时间内按动抢答按键时，CTR＝1，经G3反相，输出为0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；
同时，门G2的输出=1，74LS148处于禁止工作状态。
当定时时间到时，则"
为0，/ST=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，封锁时钟CP信号，使定时电路保持00状态不变，此次抢答结束。
第5章电路的组装与调试
5.1元器件的检测
电路组装调试之前首先要对所用元器件进行检测，判断元器件的好坏和确定元器件的引脚及极性。
下面将分别介绍电路中所用到的元器件的检测方法。
一、三极管引脚极性的检测
大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×
100或R×
1k挡位。
红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极（电流：
红进黑出）。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极（如这两个电极为1、2），用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；
接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：
即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；
剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极。
二、PN结，定管型
找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。
将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；
若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。
三、顺箭头，偏转大
找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?
这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
（1）对于NPN型三极管，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：
黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致（“顺箭头”），所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。
（2）对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：
黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c
5.2电路的组装与调试
检测完元器件的好坏及引脚极性后便可以进行电路的组装了，根据电路原理图首先在面包板上搭接电路。
搭接电路时要注意集成芯片和集成芯片的引脚不要接错，电解电容的引脚极性不要弄反。
在面包板上搭接好电路后就可以进行电路的调试了。
符合设计要求便可以在万能板上焊接了，在焊接过程中和焊接好后调试过程中需要注意以下事项。
1.要注意电烙铁的绝缘性能
不允许带电使用烙铁焊接，要确认烙铁不带电，最好把烙铁的外壳接地，对MOS电路更应小心，能采用6-8V的低压电路铁就更安全。
2.要保证焊接质量
焊接时要焊牢，焊锡的堆积、气孔容易造成虚焊。
焊接时间一般不超过3秒钟，烙铁的功率应用内热式25W左右。
已焊接好的集成电路要仔细查看，最好用欧姆表测量各引脚间有否短路，确认无焊锡粘连现象再接通电源。
5.3合理布局
电路在安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，在此过程中我们本着以下原则：
1.了解元件管脚功能。
2.布线尽可能少，合理进行布线。
3.电源线用红线，地线用黑线。
4.布线规律有制,尽量减少交叉。
5．美观大方。
注意事项：
1．电路板各个所用电源，地都连起来。
2．防止接线短路。
3．元件不可接反、接错。
4．焊盘上不可压线。
结论
1.课程设计的题目是:
2.其功能是：
具有优先抢答功能，先抢答后其余抢答无效
电路进行锁存并显示选手号码，同时报警，并具有计数功能。
3.技术指标是：
1.具有优先抢答功能。
2．数码管正确显示选手号码。
3．抢答完毕声音报警提醒。
这次课程设计我们组选择的题目是八路抢答器，要求用数字逻辑电路进行设计。
总体上看，利用数字电子电路来设计电路能够对各个单元电路的功能和设计都有了更加充分的了解，帮助我巩固了数电的知识。
完成本次课程设计，让我对数字电路的原理有了明确的了解，帮助我掌握多方面的电子知识，是一个从无到有，不断深化的过程，经历了兴奋，自信，失落，奋发，所悟，完成，几个过程。
知道了团队合作精神的重要性，第一次知道了手中的电烙铁，手中的导线是有生命的。
附录1整机电路图
附录2元件清单
序号
名称
型号和参数
数量
1
电阻
10K
9
2
15K
3
1K
4
68K
5
510
6
三极管
3DG130
7
蜂鸣器
8
发光二极管
红LED
集成块
74LS48
10
74LS192
11
74LS297
12
74LS148
13
NE555
14
自锁开关
15
按键开关
16
数码管
LG5011AH
升级会员 