课程设计报告学校：学院：专业：班级：学号：姓名：指导老师：年月日题目：8路数字抢答器目录一、相关介绍-------------------------------------------二、实验目的-------------------------------------------------三、设计要求及内容----------------------------------------四、设计及原理----------------------------------------------4.1 总体方案设计----------------------------------------4.1.1 设计思路-----------------------------------------4.1.2 原理框图----------------------------------------- 4.2 单元模块及说明-------------------------------------4.2.1 倒计时模块--------------------------------------4.2.2 抢答模块-----------------------------------------五、仿真调试过程中的部分显示------------------------六、实验结果显示------------------------------------------七、设计体验及收获---------------------------------------八、附录------------------------------------------------------8.1 总原理图-----------------------------------------8.2 相关元件引脚图--------------------------------8.3 元件清单-----------------------------------------九、参考资料-----------------------------------------------一、相关介绍初始条件：要求对数字电路里555电路的运用有所了解，同时熟悉计数电路和译码电路的运用，还要能够运用protel软件进行电路的仿真,能够运用multisim软禁多自己设计的电路进行仿真，检验自己所设计的电路是否正确。
要求完成的主要任务:1 运用数字电路设计一个能够满足特定要求的八路抢答器2 运用protel绘制电路原理图3 按照所画的原理图，在实验室对根据所设计的原理图结合相关材料对设计进行连接和调试。
抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。
本文介绍了一种用74系列常用集成电路及常用芯片设计的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。
该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。
主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。
若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的发光二极管，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。
关键词:八路,抢答器,设计,定时，计时，报警二、实验目的通过本次电工电子课程设计，希望学生能很好的利用自己所学的理论知识，将理论运用于实践，从实践中了解到自己所学知识的用处，培养学生的实践能力，对实际问题的理解和对设计的跟好认识。
同时学会对protel和multisim的运用。
三、设计要求及内容在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器，通过数显、灯光或音响等多种手段指示出第一抢答者。
（1）设计制作一个可容纳8组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。
（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
在主持人系统发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时指示灯(发光二极管)亮。
此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。
（3）若超时仍无人抢答，则报警指示灯熄灭。
四、设计及原理4.1 总体方案设计4.1.1设计原理①本题的根本目的在于准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存。
实现这一功能可选择使用锁存器实现。
在得到第一信号之后应立即将电路的输入封锁，即使其他组的抢答信号无效。
但是，第一抢答信号应该在主持人发出抢答命令之后才有效。
②当电路形成第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的序号，也可以用发光二极管直接指示出序号。
③在主持人没有按下开始抢答按钮前，参赛者的抢答开关无效；当主持人按下开始抢答按钮后，开始进行30秒倒计时，此时，若有选手抢答，显示该组别并使抢答指示灯亮表示“已有人抢答”；当计时时间到，仍无选手抢答，则计时指示灯灭表示“时间已到”，主持人清零后开始新一轮抢答。
4.1.2 原理框图·4.2 单元模块及说明4.2.1 倒计时模块该部分主要由555 定时器秒脉冲产生电路、十进制同步可逆计数器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。
完成的功能是当主持人按下开始抢答按钮后，进行30s倒计时，到0s时倒计时指示灯亮。
当有人抢答时，计时停止。
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。
74LS192 的预置数控制端实现预置数30s，计数器的时钟脉冲由脉冲电路提供。
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，同时宣布此后选手抢答无效。
555构成的是多谐振荡器，为电路提供脉冲信号，保证倒计时电路即有74LS192可逆计数器构成的倒数功能正常显示。
两片可逆计数器74LS192实现30s倒计时功能，同时通过发光二极管提示时间即将截止时选手应该抓紧时间了。
、4.2.2 抢答模块该部分是由开关和优先编码器74LS148和锁存器74LS279以及七段译码器74LS48构成的抢答电路，当主持人按下抢答开关时，前面介绍的倒计时电路开始计计时时，选手在30s时间内可以抢答，若即使时间内没有抢答，则主持人将清零从新开始新的抢答，若有选手抢答，则锁存器将锁着该选手序号，并保证其他选手不能再抢答。
使用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 来完成。
该电路主要完成两个功能：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（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。
工作过程：开关S 置于"清除"端时，RS 触发器的 R、S 端均为0，4 个触发器输出置0，使74LS148 的优先编码工作标志端＝ 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，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148 的输出经RS 锁存后，CTR=1,RBO =1, 七段显示电路74LS48 处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。
此外，CTR ＝1，使74LS148 优先编码工作标志端＝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CTR＝1，使优先编码工作标志端＝1， 5 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。
只要有一组选手先按下抢答器，就会将编码器锁死，不再对其他组进行编码。
通过74LS48译码器使抢答组别数字显示0-7。
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。
RS触发器（74LS279）：1.保持状态。
当输入端接入S=R=1的电平时，如果基本SR触发器现态Q=1、Q=0，则触发器次态Q=1、Q=0；若基本SR触发器的现态Q=0、Q=1，则触发器次态Q=0、Q=1。
即S=R=1时，触发器保持原状态不变。
2.置0状态。
当S=1，R=0时，如果基本SR触发器现态为Q=1、Q=0，因R=0，会使Q=1，而Q=1与S=1共同作用使Q端翻转为0；如果基本SR触发器现态为Q=0、Q=1，同理会使Q=0，Q=1。
只要输入信号S=1，R=0，无论基本SR触发器的输出现态如何，均会使输出次态置为0态。
3.置1状态。
当S=0、R=1时，如果触发器现态为Q=0、Q=1，因S=0，会使G1的输出端次态翻转为1，而Q=1和R=1共同使G2的输出端Q =0；同理当Q =1、Q =0，也会使触发器的次态输出为Q =1、Q =0；只要S =0、R =1，无论触发器现态如何，均会将触发器置1。
4. 不定状态。
当S =R =0时，无论触发器的原状态如何，均会使Q =1，Q =1。
当脉冲去掉后，S和R 同时恢复高电平后，触发器的新状态要看G 1 和G 2两个门翻转速度快慢，所以称S =R =0是不定状态，在实际电路中要避免此状态出现。
4LS148的输入端和输出端低电平有效。
0I ~7I 是输入信号，2Y ~0Y 为三位二进制编码输出信号，S I ＝1时，编码器禁止编码，当S I ＝0时，允许编码。
S Y 是技能输出端，只有在S I ＝0，而0I ~7I 均无编码输入信号时为0。
EX Y 为优先编码输出端，在S I ＝0而0I ~7I 的其中之一有信号时，EX Y ＝0。
0I ~7I 各输入端的优先顺序为：7I 级别最高，0I 级别最低。
如果7I ＝0（有信号），则其它输入端即使有输入信号，均不起作用，此时输出只按7I 编码，2Y 1Y 0Y ＝000。
优先编码被广泛用于计算机控制系统中，当有多个外设申请中断时，优先编码器总是给优先级别高的设备先编码。
表 3-1 74LS148真值表74LS148的输入端和输出端低电平有效。
0I ~7I 是输入信号，2Y ~0Y 为三位二进制编码输出信号，S I ＝1时，编码器禁止编码，当SI ＝0时，允许编码。
S Y 是技能输出端，只有在S I ＝0，而0I ~7I 均无编码输入信号时为0。
EX Y 为优先编码输出端，在S I ＝0而0I ~7I 的其中输 入输 出s I0I1I2I3I4I5I6I7I2Y1Y0Y EX Y s Y1 XXXXXXXX1 1 1 1 1 0 11111111 1 1 1 1 0 0 X X X X X X X0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X0 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X0 1 1 0 1 0 0 1 0 X X X X0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 X X X0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 X X0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 X0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 011111111111之一有信号时，EX Y ＝0。