文档介绍：广州航海高等专科学校
EDA课程设计报告
[设计题目:四路抢答器]
摘要
抢答器作为一种工具,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。本设计做的是四路抢答器,考虑到要显示抢答者号码,还要把抢答者的号码锁存下来,还要有恢复功能,所以利用锁存器和译码器及外围电路实现的抢答系统,数码管能够正确地显示选手的号码。系统能够实现:在抢答中,只有开始后抢答才有效,如果在开始抢答前抢答为无效,有一个手动恢复清零功能!
目录
设计要求
方案设计

四路抢答器的电路实现
输入单元电路设计
555震荡器单元电路设计
输入锁存单元电路设计
指示灯与驱动输入单元电路设计
驱动及显示单元电路设计
四路抢答器系统总体电路图
仿真测试
参考文献
1 设计要求
中小规模集成电路和常用电子元器件设计一个抢答器,具体要求如下:
(1)有4路抢答,分别用四个开关表示;
(2)由主持人复位后方可抢答。即设置一个抢答控制开关,该开关由主持人控制;
(3)抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后,显示第一抢答选手的编号,其后按键的人被封锁,一直保持到主持人按清除为止,再开始下一轮抢答。
2 方案设计

本抢答器系统的原理是:采用四个按键开关输入,使用74ls175锁存,使用74ls48进行译码,用七段数码管输出,555构成的多谐振荡器与7440和7406还有7403一起给锁存器一个锁存信号。
原理框图:
指示灯
555震荡器
1号抢答输入
2号抢答
锁存及输出
3号抢答
译码器
4号抢答
主持人复位开关
数码管

输入单元电路设计
这些开关起到的抢答输入功能。当没人按下开关时,74ls175输入的为低电平,没有输出;当有人按下时,74ls175一端输入的是高电平,相对应的一段也会变高电平。从而引发下一级做用。
555震荡器单元电路设计
555震荡器起到的作用是产生方波,7440和7406还有7403一起给锁存器一个锁存信号。当与接通电源后,由于555内部特殊的结构和外部电路的辅助共同做用,在输出端能够产生方波。且频率可以由R11,R12和C3决定。
频率的计算公式为:f=/{(R11+2*R12)*C3};
高电平持续的时间为:t=*(R11+R12)*C3
低电平持续的时间为:t=*R12*C3
输入锁存单元电路设计
本单元主要实现的功能是抢答信号的输入及锁存。本单元由74ls175,7440和7406还有7403
一同构成;74ls175是四D触发器,有四个输入和八个分别向对应的输出,有四个Q0和四个~Q0,~CLR端为复位端,CLK端为锁存端。7440和7406还有7403分别是四输入,一输入和二输入的与非门电路。当74ls175的~CLR端和CLK端为高电平时,输出等于输入,当CLK端从高电平变为低电平时,输出端的数被锁存,且不能输入,当~CLR端从高电平变为低电平时,实现清零功能,及复位!与~CLR相连的开关就是复位开关。

本单元实现的指示灯的亮暗及使后面的输入端不相互影响。当74ls175有输出时,相对应的灯会亮起,后面的二极管的作用是是后面的输入不相互影响。
驱动及显示单元电路设计
本单元实现的是将74ls175输出端的信号进行编译,然后去数码管显示选手号码。
74ls48为是一种常用的七段数码管译码器驱动器;当74ls48的~LT,~RBL,~BI都为高电平时,实现的是置数功能,当~LT为低电平时,输出为8,在这里我们用的是74ls48的置数功能。不同的输入信号就会有不同的输出信号,从而可以驱动数码管显示不同的数字。
数码管用的七段共阴极数码管,能显示0到9的十个数字,与数码管相连的是7个限流电阻,预防数码管烧坏。
四路抢答器系统总体电路图
选手按键抢答,有人抢答成功时,74ls175有输入,且有输出,同时锁存端会在几个与非门和555多谐振荡器同时作用下,会由高电平变成低电平,从而进行锁存,74ls175有输出,相对应的led会亮起,后面的二极管在不相互影响的情况下,把信号传递给74ls48,74ls48会根据输入电平进行译码,从而驱动数码管显示不同的数字。与74ls175相连的一个开关时复位开关,由主持人控制,从而实现了四路抢答器的抢答,锁存,译码,显示,复位等功能。
4. 仿真测试
输入单元电路仿真
当有人抢答成功时,输入电平会有低电平变成高电平。
555震荡器单元电路
当总开关闭合时,555开始工作,在这里它