四路抢答器课程设计报告 用到的芯片有74LS175和74LS20

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1、绪言为了加深对数字电子技术课程理论知识的理解，有效地提高动手能力，独立 分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力，树立严谨的科学作风， 培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。现设计一个四人智能抢答器，通过 电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践 的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。四人 智力 竞赛 抢答器一、设计任务与要求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。由主持人控制，抢答前 锁定抢答器，抢答时开启电路；用发光二极管LED显示哪个选手抢到。 2设计要求（1）4 名选手编号为：1， 2， 3， 4。各有一个抢答按钮和发

2、光二极管，按钮 和发光二极管的编号都与选手的编号对应，也分别为 1， 2， 3， 4。（2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。（3）抢答器具有数据锁存功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选 手编号立即锁存，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。二、电路原理分析下图为供4人用的智力竞赛抢答装置电路，用以判断抢答优先权。图中片 为4D触发器74LS175，它具有公共置0端和公共CP端；F2为双4输入与非门 74LS20； F3是由74LS00组成的多谐振荡器；F4是由74LS74组成的4分频电路。 f3，f4组成抢答电路中的

3、CP时钟脉冲源。抢答开始时，由主持人清除信号，按 下复位开关S5，74LS175的输出Q1Q4全为0,所有发光二极管LED均熄灭。 当主持人宣布“抢答开始”后，首先做出判断的参赛者立即按下开关，对应的发 光二极管点亮，同时，通过与非门F2送出的信号锁住其余3个抢答者的电路， 不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。74LS175& 2110忆3 0.1 piF四人智力抢答器原理图三、电路设计与单元电路分析1.电路设计电路由选手开关电路、主持人开关电路、触发锁存电路、时间脉冲电路、抢 答鉴别电路和显示电路组成。2.单元电路分析（1）选手开关此电路由4 个开关组成，四位抢答者通过开断各自的开

4、关开关实现抢答，给 编码器输入高低电平，其中低电平为有效抢答信号。（2）主持人开关此电路由1个开关和一个lkQ的电阻组成，主持人通过开断开关控制整个 电路开合。（3）触发锁存电路此电路由4D触发器74LS175组成。它具有以下功能：1清零功能（用集成触 发器清除端实现，由主持人输入手动负脉冲控制）。 2.四个抢答键控制功能（有按 键实现）。3.显示功能（用数字逻辑实验箱中的发光二极管实现。4脉冲信号控 制功能（由主持人输入手动正脉冲控制）。其功能表如下：此电路由74LS00组成的多谐振荡器和74LS74组成的4分频电路组成。其中， 74LS00 的内部结构图和真值表如下：VcCU4阳Y4陀AJ

5、V3131U98Lko-1-12a46r lT真值表:In puts输入输出ABYLLHLHHHLHHHLo2(12)CLEARmioCL0C3T)74LS74 的内部结构如下：5）抢答鉴别电路此电路由双 4 输入与非门 74LS20 组成，用以鉴别灯的亮与不亮。其内部结构和真值表如下：OUTPUTA 9 C DM H W Hl nL X X XHX L X XHX X L XHX X X LH6）显示电路此电路由四个发光二极管LED和四个100Q电阻串联组成，当哪个选手抢 答到，则其对应的发光二极管亮。四、总原理图及元器件清单1总原理图（见上原理图）2. Multisim 仿真图如下：GHD

6、L品ce-loan7is452薦餾舄丄R1丄100flLED4R4100018策芒！IM Ixmgi7dJ!13vcc、:LEI!YEzrz2U4A 74SQ0D23遗ZG忖D2430鷗G忖DKev=AF IF100nF匸;J此图为一号选手抢答到时的情况3元件清单名称元件序号型号主要参数数量4D触发器U174LS1751输入与非门U274LS201多谐振荡器U374LS001分频电路U674LS741普通电阻R14100Q4普通电阻R51kQ1三相开关J155名称元件序号型号主要参数数量普通电容C1O.1|J F1续上表发光二极管LED14红色4导线若干万能板1五、结论与心得此次设计我们得到的

7、最终结论如下：抢答开始时，由主持人清除信号，按 下复位开关，所有发光二极管 LED 均熄灭。当主持人宣布“抢答开始”后，首 先做出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门 F2送出的信号锁住其余3个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次 清除信号为止。此次设计圆满完成，但也有不足之处。例如，当其中的一个开关出现故障 时（如短路），主持人开关电路将不能清零。通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了四 人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。更加熟练的运用仿真软件，并 学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能 力，并培养了我们的动手能力。最后，我们要感谢老师的指导，谢谢。六、参考文献1 康华光.电子技术基础:模拟部分. 北京:高等教育出版社,19882 陈世和.电工电子实习教程.北京:北京航空航天大学出版社.2007