以数字电路实现数显八路优先抢答器

摘 要：数显八路优先抢答器分为两部分，一部分是完成抢答功能的，另一部分是完成PC时钟定时输出的。有八个抢答按键可供选手使用进行抢答比赛并通过一定的方式显示出抢答结果。下面是对其具体的功能和其作用进行了详细的介绍。

关键词：八路优先抢答器；抢答主体电路；定时CP电路

1 引言

作为现代技术人员只掌握和了解模拟电路的运用与设计，已经远远不能适应当代社会的经济和人们生活娱乐的需求。因此作为现代技术人员要掌握数字电路的运用与设计是必需的。且数字信号和模拟信号相比具有抗干扰能力强，信号失真小等优点。

2 八路优先抢答器电路所用元器件

（1）集成电路：74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 1片，74LS00 1片。

（2）电阻： 510Ω 23只，10KΩ 10只，6.8 kΩ l只，68kΩ l只。

（3）电容： 0.1μF 1只，1μf 1只。

（4）开关：轻触开关 10个，拨动开关1个。

（5）其它：发光二极管2只，共阴极LED数码管3只。

3 主要集成块介绍

3.1 集成电路74LS148

74LS148 优先编码器为16脚的集成芯片其中I0―I7为输入信号，A2，A1，A0为三位二进制编码输出信号，是使能输入端，是使能输出端，为片优先编码输出端。

当使能输入=1时，禁止编码、输出（反码）： A2，A1，A0为全1，当使能输入=0时，允许编码，在I0～I7输入中，输入I7优先级最高，其余优先级别依次为：I6，I5，I4，I3，I2，I0。

3.2 集成电路74LS192

74LS192引脚排列如图4.2.1所示，74LS192逻辑图如图4.2.1所示：

3.3 集成电路74LS279

74LS279为四个RS基本触发器，其中的两个RS基本触发器有两个S输入端。同时触发器也是够成具有记忆功能的时序电路基本单元，反过来说时序电路之所以能完成在没有输入的时候保持原有状态的输出，就是因为它当中含具有记忆功能的触发器。

74LS279为四个RS 触发器。四个锁存器中有两个具有2个置位端（，），1Q～4Q 为四个输出端，1 （，）～4为置位端（低电平有效），1～4为四个复位端（低电平有效）。

3.4 集成电路74LS48

74LS48是译码显示驱动集成电路，是用来驱动共阴极LED数码管显示相对应的十进制数。

输入端A～D是四个输入端用来接受BCD8421码的，经过其内部电路的译码将输入的BCD8421码翻译成能驱动LED数码管显示的高低电平，并通过a～g七个输出端将其高低电平输出。

3.5 集成块74LS00的介绍

74LS00其实就是将我们数字电路中四个常用的逻辑“与非门”电路集成在一个有十四个引脚的集成块中。其逻辑功能和“与非门”一样，逻辑功能是“有0出1，全1出0”即输出Y=。

4 系统框图以及各部分的作用

4.1 各部分的作用

（1）抢答按键：抢答按钮是提供八个参赛者和八个代表队抢答使用，并把优先抢答的信号即第一个抢答的信号输送给下一级。

（2）优先编码电路：对抢答按键输入的信号进行编码，由于不可能有两个人同时同点按下抢答按键，所以优先编码器只对一路信号进行编码这也是完全符合优先编码器74LS148的工作特点。

（3）锁存器是对编码后的信号进行锁存，让其在编码器没有信号输送过来的情况下维持原有的信号输出。

（4）译码电路的作用是对输送进来的信号进行译码并驱动LED数码管显示。

（5）LED显示的作用是显示相对应的十进制数码。

（6）主持人开关的作用是主持人通过开关来控制抢答比赛的进程从而控制比赛。

（7）结束提示电路的作用是在抢答结束时，提示主持人这轮抢答比赛结束。

（8）秒脉冲产生电路的作用是产生一个时基秒脉冲，并提供给CP定时电路做计数定时输出。

5 电路原理图以及功能和工作原理

5.1 电路主要功能

（1）能提供八个参赛者或者八个代表队进行抢答使用。

（2）能根据比赛的要求确定是否需要定时抢答。

（3）有定时抢答的功能。在定时时间到时若还没有人抢答则提示主持人宣布此轮抢答比赛结束。

（4）只有首先（优先）抢答的人抢答才会有显示，后续抢答无效。且抢答成功后，CP计时停止。

（5）能完成抢答清零的工作和重新定时的工作，能多次循环使用。

5.2 CP定时输出电路的工作原理

5.2.1 NE555组成的秒脉冲多谐振荡器。

当接通电源时，由于电容的两端的电压不能突变，低电平触发端2脚为低电平，输出端3脚为高电平。

电源通过电阻R1和R2对电容器C充电，当电容电压充到电源电压的2/3时，高电平触发端6脚为高电平，输出端3脚为低电平。同时放电管（第7脚）导通，2脚上的电容经过电阻R2放电。

当电容器电压下降到电源的1/3时，输出端3脚为高电平。电容器放电停止，电源通过电阻R1和R2再次对接2脚上的电容CT充电，如此反复，形成振荡，输出连续矩形脉冲。

5.2.2 CP定时电路的主要工作原理

由电阻和LED发光二极管组成的电路接在电源和NE555的3脚，每当NE555产生一个秒脉冲，LED闪烁一次并输出秒脉冲给74LS192组成的计数器中，我们可以通过对74LS192的预置来实现定时的功能。在=0（低电平）时，通过对74LS192的D0～D3来预置时间，此次电路设定为30秒，在开关S10按下时给由两个74LS192组成的计数器预置数。即有30个秒脉冲输入时CP定时输出端输出CP定时信号。

6 电路实践与校检

用2块实验电路板分别做成主体电路与CP定时电路并通过导线将2块实验电路板按一定的方式连接在一起。根据电路原理图的可操作性布置芯片、元件、导线等。

在焊接过程中，由于经验不足多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故。

制作的第一块板即主体电路一开始测试时不能工作，又由于没有稳压电源而不能检验。情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点。找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作。

第二块板由于有了第一块板的的经验一试就成功。

最后把二块实验电路板按一定的方式连接在一起实现了优先抢答的功能。

7 小结

通过以上论述与介绍本次设计的数显八路优先抢答器能满足普通比赛的要求。电路的功能齐全，同时主体电路与定时电路还能拆开使用。电路价格便宜。本电路使用的集成块较多，电路成本大大降低。与之由分立原件组成的电路相比成本大大降低。因电路的构造原因需要主持人掌握一定的操作能力。

参考文献

（1）谢自美《电子线路设计.实验.测试》（第一版）.武汉： 华中科技大学出版社，2014。

（2） 彭容修，刘泉，马建国《数字电子技术基础》武汉理工大学出版社，2011。

（3） 张伟林，王金花《数字电子技术》中国劳动社会保障出版社， 2013。