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电子技术应用实验

实验报告（八）

学生姓名： 学 号： 20120******* 报告评分: 实验地点： 211楼 实验时间： 2014.12.18 指导老师：

一、 实验项目名称

4人智力竞赛抢答器 实验内容：设计并实现一个4人智力竞赛用抢答器电路 具体要求为：

1. 每个参赛者控制一个按钮，用按钮发出抢答信号； 2. 竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位；

3. 抢答器有锁存功能，即竞赛开始后，先按动按钮着将对应的一个LED灯点亮，此后其他三人再按下按钮

对电路不起作用。直到主持人将电路复位为止。

4. 倒计时功能，主持人复位开关开始抢答时，自动启动60秒倒计时，数码管显示00时持续并报警，直至

主持人将电路复位为止。

实验内容及要求：设计满足要求的电路，并在Multisim中进行电路连接、仿真和调试。在实验报告中简要说明实验原理，画出实验电路图，在实验报告相应位置附上实验中的仿真结果和波形。

二、 实验时间计划表

主要任务 实验报告模板制作 实验方案设计及论证、元器件选择、电路图绘制 电路仿真及结果总结 计划学时数 实际学时数 1 1 1 3 2 2 2 完成情况 完成 完成 完成 完成 实验电路顶层框图设计、仿真软件安装 2 精品文档

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三、 方案论证

根据设计需求，画出的电路顶层框图如下：

参赛者按键电路 主持人按键电路 抢答控制电路 时钟输入电路

选手对应的LED 选手序号显示电路 倒计时显示电路 四、 电路原理简介

电路分模块简介如下：

⑴ 参赛者按键电路及主持人按键电路原理

通过合理的电路连接，使按键输入的电信号在控制电路可识别的范围之内。由于这里需要输入的是数字信号，所以只需在电源Vcc下拉合适阻值的电阻，结合开关的开闭作用即可在合适的地方采样到高低电平。这里的强大控制电路、显示电路都需要按键开关产生相应的控制信号。

⑵ 时钟输入电路原理

本单元电路采用555定时器元件产生电路所需的脉冲信号。 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，通过不同的连接可以实现不同的功能，在这里我们采用555芯片连接成多谐振荡器输出方波信号。

⑶ 抢答控制电路

本单元采用锁存器控制实现电路所需的功能。采用74LS175锁存器，清零信号从主持人开关处接入，4个输入信号从参赛者的4个开关处接入。为了实现抢答器所需的锁存效果，必须将输出信号和时钟输入信号共同控制产生74LS175所需的时钟信号CLK，具体实现方法可以采用组合逻辑门控制也可以结合后续电路精品文档

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控制。在后续电路中采用了74LS148优先编码器，当有有效信号输入时E0端输出低电平，可以利用这个简化74LS175的时钟输入控制电路。

⑷ 选手对应的LED和序号显示电路

本单元电路采用LED显示和七段数码管显示。 74LS175有高电平输出和低电平输出，这里采用高电平输出连LED发光二极管，分别对应4个选手。采用74LS148对74LS75锁存器的输出信号进行编码，进而用数码管进行数据显示。这里，虽然74LS148是优先编码器，但74LS175实现锁存功能后输出只有一路有效，所以不会有优先级的冲突。

⑸ 倒计时显示和报警电路

倒计时电路常使用可逆计数器，这里可以使用74LS190进行级联。采用控制端置数，可以让计数初始值为60；为了实现计数到00时保持，可以利用只有在输出0时74LS90芯片的RCO端输出低电平，当两块74LS190的RCO同时为低时计数保持并报警，所以这里可以用两个RCO相或之后再和外部时钟信号相与产生倒计时电路所需的时钟控制信号，可以采用LED灯的亮起代表报警。

五、 单元电路设计

⑴ 参赛者按键电路及主持人按键电路单元

图1-1

如图，4个选手按键按下时输入高电平有效信号，按键抬起时输入低电平信号。主持人控制开关按下时输入低电平信号，抬起时为高电平信号。实现了按键信号到高低电平信号的转换。 精品文档