0 数字电子技术课程设计
一.课程设计的题目：四人智力竞赛抢答器。 二.设计任务和要求：
1.设计任务
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2.设计要求
(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
(2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。
(3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
(5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
(6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。
三.原理电路和程序设计：
1．数字抢答器总体方框图
如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到\清除\状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置开始\状态，宣布\开始\抢答器工作。定时器倒计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示,当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。如果再次抢答必须由主持人再次操作\清除\和\开始\状态开关。
图11、1数字抢答器框图
2．单元电路设计 (1) 抢答器电路
参考电路如图11、２所示。该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于\清除\端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝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，当有选手将键按下时（如按下S4），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=100,经译码显示为\。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝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１Ｑ＝１，使ST＝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.
22Key = SpaceVCC5VJ5J11U11AKey = 1J2U16A74LS32DU13A74LS32DU92881011121312345D0D1D2D3D4D5D6D7EIA0A1A2GSEO97614151023478131417181111D2D3D4D5D6D7D8D~OCENGU11Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q25691215161974LS21D567VCCKey = 2J33Key = 3J4474LS148D12Key = 474LS373N0 图11、２ 数字抢答器电路
(2)定时电路
VCC5VVCC8VCC4U21OUT3151109ABCDU14QAQBQCQD~BO~CO32671312U67126354ABCD~LT~RBI~BI/RBOOAOBOCODOEOFOG1312111091514GFEDCBAR115kΩ32R268kΩRSTDISTHRTRICON7625456711LM555CMGND1111454~LOADCLRUPDOWN131415891012U18CKR31640Ω1C110nF74LS48D01874192NC25uFJ5Key = Space 图11、3 可预置时间的定时电路
由节目主持人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，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图11、3所示。 （3）报警电路
U14151109111454ABCD~LOADCLRUPDOWNQAQBQCQD~BO~CO32671312VCC5V1U12B74LS08D14U10Q~Q61U13478131417181111D2D3D4D5D6D7D8D~OCENG74192N1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q25691215161926798U11A10C374LS21D10uF5R19911100k|?1034VCC5VCCRINTRTCTCTA1A2BGND73U2740SN74121NBUZZER200 Hz 74LS373N
(4)零点锁存电路
U14151109111454ABCD~LOADCLRUPDOWNQAQBQCQD~BO~CO32671312U9U19D174F04N21011121312345D0D1D2D3D4D5D6D7EIA0A1A2GSEO976141574192N74LS148D
（5）时序控制电路
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： ①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。
②当参赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作，倒计时归零。 ③当设定的抢答时间到，无人抢答时,抢答电路和定时电路停止工作。
秒脉冲波形
四.元件选择
1. 集成电路： 74LS148 1片 74LS373 1片 74LS48 2片
74LS192 1片 NE555 1片 74LS00 2片
74LS121 2片 74LS21 1片 74LS32 1片 74LS08 1片
2. 电 阻|： 100KΩ 2只 40Ω 2只 15kΩ l只 68kΩ l只 3. 电 容： 10UF 3只 10nf 1只
4. 其 它： 共阴极显示器 2只, 双刀单闸开关 1只，PBNO开关4只，buzzer蜂鸣器2只
五,整体电路及软件仿真的效果图以及仿真调试结果分析