八路抢答器设计与制作一、电路功能1．主持人控制抢答器工作。

2．抢答有效时间为主持人按下按键后5秒内，其他时间按动抢答键无效。

3．抢答选手编号为0、1、2、3、4、5、6、7。

抢答开始后，若五秒内有人抢答，则由LED数码管显示最先抢答选手编号，否则无显示。

4．抢答开始后由蜂鸣器发出5声1秒的提示音，若在5秒内有人抢答，蜂鸣器立刻停止提示音。

并显示抢答选手编号。

二、电路基本参数输入电压Vcc=5v三、电路原理框图图3-1 八路抢答器组成电路四、设计要求5．有八个抢答按键，一个主持人控制按键。

6．抢答有效时间为主持人按下按键后5秒内，其他时间按动抢答键无效。

7．抢答选手编号为0、1、2、3、4、5、6、7。

抢答开始后，若五秒内有人抢答，则由LED数码管显示最先抢答选手编号，否则无显示。

8．抢答开始后由蜂鸣器发出5声1秒的提示音，若在5秒内有人抢答，蜂鸣器立刻停止提示音。

五、 电路原理图及工作原理介绍电路原理图如图2-1所示。

图2-1八路抢答器原理图图中70K K -为8个抢答按键。

74LS148为8线/3线优先编码器，其逻辑功能如表2-1所示。

8路输入信号70D D -以及编码输出信号70A A -均为负逻辑。

EI 为使能控制端，低电平有效，当EI=0时，正常编码，否则所有输出端均为高电平。

当EI=0时，且70D D -有输出时，0s =G ，否则1s =G ，可见GS 为低电平时74LS148正常编码且有输入。

当EI=0时，且70D D -无输入时，EO=0,可见EO 为低电平时表示74LS148正常编码且无输入。

74LS279为4RS 触发器，输入信号低电平有效。

其中，第一和第三RS 触发器有两个置1端。

看8K 为主持人控制键，按下8K 将第一至第三RS 触发器复位，将第四RS 触发器置1。

在正常抢答期间，74LS279作为锁存器，将编码输出70A A -和GS 锁存，其中02A A -反相输出，从而将负逻辑编码变为正逻辑，GS 同相输出。

最后，编码信号经7段显示译码器74LS48译码由LED 显示抢答选手编号。

74LS48内部有2K 上拉电阻，可直接驱动共阴LED ，不需要串联限流电阻。

由555定时器构成多谐振荡电路，震荡周期S C R R T 1)(7.011110≈+=,占空比%7.66211101110≈++=R R R R D 。

该信号既是倒计数电路的时钟脉冲，又是蜂鸣器的发声的定时脉冲。

由74LS192构成5秒倒计时电路。

主持人按下8K 时，计数器置为6，然后开始倒计数，经6个脉冲后，计数值为0，以后保持0不变，除非主持人再次按下8K 置数，因为计数器最高输出D Q 端与异步清零端CLR 相连，当计数器为0时若继续倒计数，则D Q =1，使计数器清零。

主持人按下按键8K 复位后，计数器输出为6，前5个计数脉冲到来后，计数器输出分别为5、4、3、2、1，或门1G 输出高电平，若无人抢答，则与非门2G 打开，时钟脉冲经2G ，3G 到三极管T,蜂鸣器发出5声蜂鸣音。

计数器输出为0或有人抢答时，与非门2G 关闭蜂鸣器不再发声。

主持人按下按键8K 复位后，锁存器74LS279第四个RS 触发器置1，输出端4Q 为高电平；计数器74LS192置6，门1G 输出高电平，从而使门4G 输出低电平，编码器74LS148被选通，处于正常编码状态。

若有人抢答，则0s G ，使锁存器4Q=0，从而使门4G 输出高电平，编码器74LS148被关闭，不再编码，输出全为高电平，锁存器输出保持不变。

若计数器计数到0，则门1G 输出为0，编码器74LS148同样被关闭，不再编码，输出全为高电平，锁存器输出保持不变。

编码器74LS148输出端EO 与七段显示译码器74LS48的RBO BI /相连，这是因为，无人抢答时和0号选手按下1K 抢答时，编码器具有相同的输出，而前者EO=0，使LED 无显示，后者EO=0,显示0。

六、 芯片简介1. 74LS19274LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：图6-1 74LS192的引脚排列及逻辑符号（a ）引脚排列 (b) 逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、 Q3为数据输出端。

其功能表如下：表6-2 74LS192的功能表2.74LS1484LS148为8线－3线优先编码器，共有54/74148和54/74LS148两种线路结构型式，将8条数据线（0－7）进行 3 线(4-2-1)二进制（八进制）优先编码，即对最高位数据线进行译码。

利用选通端（EI）和输出选通端（EO）可进行八进制扩展。

芯片管脚如下图所示图6-2 74LS148管脚图0－7 编码输入端(低电平有效)EI 选通输入端(低电平有效)A0、A1、A2 三位二进制编码输出信号即编码输出端(低电平有效)GS 片优先编码输出端即宽展端(低电平有效)EO 选通输出端，即使能输出端图6-3 74LS148内部逻辑图在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。

不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。

在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。

74148是一个八线-三线优先级编码器。

74148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 I 0— I 7为输入信号， A2,A1,A0为三位二进制编码输出信号， EI是使能输入端， EO使能输出端， G S为片优先编码输出端。

表6-1 74LS148真值表由74LS148真值表可列输出逻辑方程为：A2 =(I4+I5+I6+I7)EIA1 = (I2I4I5+I3I4I5+I6+7)· EIA0 = (I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)· EI当使能输入 IE=0时，所有输出端群被封锁在高电平。

当使能输入IE=1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。

使能输出端 O E的逻辑方程为：EO =I0· I1· I2· I3· I4· I5· 67· EI，此逻辑表达式表明当所有的编码输入端都是高电平（即没有编码输入），且EI=0时，EO 才为零；表明EO的低电平输出信号表示“电路工作，但无编码输入。

扩展片优先编码输出端 G S的逻辑方程为：GS = (I0+I1+I2+I3+I4+I5+I6+I7)· EI此时表明只要任何一个编码输入段有低电平信号输入，且EI=0,GS即为低电平。

GS的低电平输出信号表示“电路工作，而且有编码输入。

”（GS=0）[1]在《数字电子技术基础》中，EI表示S,EO表示Ys,GS表示YEX(EX为下标)3.74LS4874LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中74LS48/SN74LS48 引脚功能图74LS48除了有实现7段显示译码器基本功能的输入（DCBA）和输出（Ya～Yg）端外，7448还引入了灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI），以及既有输入功能又有输出功能的消隐输入/动态灭零输出（BI/RBO）端。

表6-3 74LS48真值表由74LS48真值表可获知74LS48所具有的逻辑功能：（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都接无效电平时，输入DCBA经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。

除DCBA = 0000外，RBI也可以接低电平，见表1中1～16行。

（2）消隐功能（BI=0）此时BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，表1倒数第3行，无论LT 和RBI 输入什么电平信号，不管输入DCBA为什么状态，输出全为“0”，7段显示器熄灭。

该功能主要用于多显示器的动态显示。

（3）灯测试功能（LT = 0）此时BI/RBO端作为输出端，端输入低电平信号时，表1最后一行，与及DCBA输入无关，输出全为“1”，显示器7个字段都点亮。

该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。

（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）此时BI/RBO端也作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA = 0000，表1倒数第2行，输出全为“0”，显示器熄灭，不显示这个零。

DCBA≠0，则对显示无影响。

该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。

图2 7段显示译码器74LS48（a）逻辑图（b）方框图（c）符号图图2给出了74LS48的逻辑图，方框图和符号图。

由符号图可以知道，4号管脚端具有输入和输出双重功能。

作为输入（BI）低电平时，G21为0，所有字段输出置0，即实现消隐功能。

作为输出（RBO），相当于LT，及CT0的与坟系，即LT=1，RBI=0，DCBA=0000时输出低电平，可实现动态灭零功能。

3号（LT）端有效低电平时，V20=1，所有字段置1，实现灯测试功能。

七、电路调试1．在焊接好的电路板上各引出一条+5V的红色电源线和一条黑色地线；2．在实验箱上练好电路，调出+5V后，分别将两条电源线和地线接上；3.打开电源开关，按下复位轻触开关，蜂鸣器开始发出清晰的鸣响；4.无人抢答时，蜂鸣器连续发出5声1秒的提示音，后蜂鸣器立刻停止提示音，数码管显示数字零5.在5秒内有人抢答，蜂鸣器立刻停止提示音，数码管显示抢答人的编号-1。

八、测试结果1、无人抢答时蜂鸣器鸣响五次，偶尔鸣响六次；2、抢答选手编号1~8与显示编号0~7一一对应；3、经过多次测试，无发生二次抢答的情况；4、时钟电路产生的周期为一秒；5、占空比为1/3。

九、存在问题及分析1、无人抢答时显示与一号选手抢答显示编号相同，难以判断是否为一号选手于第五秒时按下抢答键。

2、考虑时钟周期误差的情况下，会引入一秒的误差，蜂鸣器提示音有几率鸣响4次或6次。

3、电阻标称值与电路计算值的差距会导致一定的误差。

十、总结本次电子课程设计实习将理论与实践有机地结合，既考查了我们对理论知识的掌握程度，由反映了实际动手能力，更主要的是考查了我们对知识的综合运用以及创新设计思维能力，为今后的发展提供了一次良好的学习环境。

八路抢答器是以 74LS48 译码器和74LS148编码器为主体，其中另加了基本RS触发器为锁存电路、555 构成倒计时与报警电路。