1、电子系统综合设计电子系统综合设计课题：智力竞赛抢答器智力竞赛抢答器1一、设计目的一、设计目的 1.掌握智力竞赛抢答器电路的设计、掌握智力竞赛抢答器电路的设计、组装和调试方法；组装和调试方法；2.进一步熟悉中小规模集成电路的综进一步熟悉中小规模集成电路的综合应用；合应用；3.通过对抢答器电路调试，完善设计，通过对抢答器电路调试，完善设计，提高学生的动手能力和综合应用能力。提高学生的动手能力和综合应用能力。2二、设计任务与要求二、设计任务与要求 1.设计一个智力竞赛抢答器，可同时设计一个智力竞赛抢答器，可同时供供4名选手或名选手或4个代表队参加比赛，他个代表队参加比赛，他们的编号分别是们的编号分别
2、是1、2、3、4，各用一，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。号相对应。2.给节目主持人设置一个控制开关，给节目主持人设置一个控制开关，用来控制抢答的开始和系统的清零。用来控制抢答的开始和系统的清零。3 3.抢答器具有定时抢答的功能，且一抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可预先设定（如次抢答的时间可预先设定（如30秒）。秒）。当主持人启动当主持人启动“开始开始”键后，要求定键后，要求定时器立即进行减计时，并用数码管进时器立即进行减计时，并用数码管进行显示。在主持人启动行显示。在主持人启动“开始开始”键前，键前，选手提前抢答，抢答无效，系统报警
3、选手提前抢答，抢答无效，系统报警提示。提示。44.主持人启动主持人启动“开始开始”键后，在指定键后，在指定时间内，若有选手按动抢答按钮，编时间内，若有选手按动抢答按钮，编号立即被锁存，并用数码管显示编号号立即被锁存，并用数码管显示编号和剩余时间，扬声器给出音响提示，和剩余时间，扬声器给出音响提示，同时封锁输入电路，禁止其他选手抢同时封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。主持人将系统清零为止。5 5.如果定时抢答的时间已到，却没有如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统报选手抢答时，本次抢答无效，系统
4、报警提示，封锁输入电路，禁止选手超警提示，封锁输入电路，禁止选手超时抢答，定时显示器上显示时抢答，定时显示器上显示00。6 5.如果定时抢答的时间已到，却没有如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统报选手抢答时，本次抢答无效，系统报警提示，封锁输入电路，禁止选手超警提示，封锁输入电路，禁止选手超时抢答，定时显示器上显示时抢答，定时显示器上显示00。7三、整体框图三、整体框图报警电路抢答按 钮优先编码电 路锁存器译码显 示电路主持人控制开关控 制电路定时电路译码显 示电路时钟发生电路8四四.分模块介绍分模块介绍1.优先编码电路 用8线线-3线优先编码器线优先编码器74LS14
5、8实现 引脚图：9 功能表：输输 入入输输 出出EI01234567A2A1A0GSEOHXXXXXXXXHHHHHLHHHHHHHHHHHHLLXXXXXXXLLLLLHLXXXXXXLHLLHLHLXXXXXLHHLHLLHLXXXXLHHHLHHLHLXXXLHHHHHLLLHLXXLHHHHHHLHLHLXLHHHHHHHHLLHLLHHHHHHHHHHLH10 说明：该编码有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。当EI=1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，
6、编码器处于非工作状态；而当EI=0时，编码器工作。112.锁存器 用RS触发器74LS279实现，或用二输入与非门74LS00组成RS触发器来实现锁存 引脚图：12 功能表：输输 入入输输 出出RSQHH不定不定LHLHLHLLQ013 说明：R和S分别是清零端和置一端，均为高电平有效。当R和S不同时，实现各自的功能。R为1时清零，S为1时置一。当R和S均为0时，保持上一次的输出不变；当R和S均为1时，输出不定。143.定时电路 用可预置可预置BCD十进制同步可逆计数器十进制同步可逆计数器（双时钟带清除）：（双时钟带清除）：74LS192实现 引脚图：15 功能表：输输 入入输输 出出工作工作
7、CRLDCPu CPdQAQBQCQD COBO HXXXLLLL清除清除LLXXABCD数据置数据置位位LHH加计数加计数LHH减计数减计数XXLXHLLHLHXXXLLLLLHL16 说明：74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。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。17 本设计主要用到74LS192的可预置数和同步减计数功能。可根据定时的时间来选择使用个数。如9秒之内只需一个192芯片，99秒之内需两个192芯片，
8、以此类推。此处假定倒计时30秒，就选用两片192来实现。最低一级的CPd端接同步时钟，级间的CPd端接下一级的BO端。串联之后的192可实现预置数和同步减计数功能。184.时钟发生电路 用555定时器定时器NE555实现 参考电路图：19 选择合适的参数RA、RB 和C，可以得到需要的时钟信号（数电教材）。205.报警电路 用NE555组成单稳态触发器实现 详见数电教材21 报警电路在主持人未宣布“抢答开始”前有人抢答时报警；在指定时间内抢答成功时报警提示；在无人抢答而计时时间到时报警提示。其他情况下不工作。226.控制电路 功能：控制各个模块协调工作。优先编码电路在定时范围内工作。超出时间或
9、已有编码输出时不工作。定时器在主持人按“清零”键后预置数，按“开始”键后倒计时。倒计时过程中如有选手抢答，则停止倒计时；如计时时间到扔无人抢答，则不再继续倒计时。整个过程用数码管显示时间。237.显示电路 功能：控制数码管显示抢答成功者的代号；控制数码管显示倒计时剩余时间。用74LS48芯片实现：74LS48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。2474LS48芯片引脚图和功能表25五、时间安排五、时间安排 第一周设计、调整电路第一周设计、调整电路 第二周搭试电路第二周搭试电路26六、成绩考核六、成绩考核 主要根据搭试出的模块个数、协调工作的情况和设计报告的完成情况评定成绩，结合考虑同学在设计和搭试电路过程中排查问题的能力适当调整成绩。27
