实验十九多路智力竞赛抢答器 一、实验目的 1.进一步掌握优先编码器的工作原理。 2.进一步掌握译码显示的原理。 3.熟悉多路抢答器的工作原理。 4.了解简单数字系统实验的调试及故障排除的方法。 二、实验原理 本实验要实现的多路智力竞赛抢答器的功能是： ①同时可供多人参加比赛，从0开始给他们编号，各用一个抢答按钮，第 一个按下抢答器的参赛者数码管显示对应的数字并报警。 ②给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。 ③抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若由选手按下枪答按 钮，编号立即锁存，并在LD数码管上显示该选手的编号，同时扬声器 给出声响提示。此外，还要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢 答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 般说来，多路智力竞赛抢答器的的组成框图为： 抢答技钮 优先编 码电路 锁存器 译码电路 控制电路 报警电路 显示电路 图19-1多路智力竞赛抢答器的的组成框图 其工作过程是：接通电源后，节目主持人将开关置于清除位置，抢答器处于 禁止工作状态，编号显示器灭灯，当节目主持人宜布抢答开始并将开关置于开始 位置，抢答器处于工作状态，当选手按键抢答时，优先编码器立即分辨出抢答器 的编号，并由锁存器锁存，然后由编码显示电路显示编号，同时，控制电路对输 入编码进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。当选手将问题回答完毕，主持人 操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。 1.抢答电路 抢答电路的功能主要有两个： 一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢 答者的编号，供译码显示电路用：二是要使其他选手的按键操作无效。其工作框
实验十九 多路智力竞赛抢答器 一、实验目的 1． 进一步掌握优先编码器的工作原理。 2． 进一步掌握译码显示的原理。 3． 熟悉多路抢答器的工作原理。 4． 了解简单数字系统实验的调试及故障排除的方法。 二、实验原理 本实验要实现的多路智力竞赛抢答器的功能是： ① 同时可供多人参加比赛，从 0 开始给他们编号，各用一个抢答按钮，第 一个按下抢答器的参赛者数码管显示对应的数字并报警。 ② 给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。 ③ 抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若由选手按下抢答按 钮，编号立即锁存，并在 LED 数码管上显示该选手的编号，同时扬声器 给出声响提示。此外，还要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢 答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 一般说来，多路智力竞赛抢答器的的组成框图为： 图 19-1 多路智力竞赛抢答器的的组成框图 其工作过程是：接通电源后，节目主持人将开关置于清除位置，抢答器处于 禁止工作状态，编号显示器灭灯，当节目主持人宣布抢答开始并将开关置于开始 位置，抢答器处于工作状态，当选手按键抢答时，优先编码器立即分辨出抢答器 的编号，并由锁存器锁存，然后由编码显示电路显示编号，同时，控制电路对输 入编码进行封锁，避免其他选手再次进行抢答。当选手将问题回答完毕，主持人 操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮的抢答。 1．抢答电路 抢答电路的功能主要有两个：一是能分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢 答者的编号,供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。其工作框
图为如下图19-2。 当处于工作状态时，有选手抢答后，按键信号送至优先编码器，经优先编码 后再送至锁存器锁存，然后将锁存的信号送到译码显示电路显示，同时，控制电 路将送一个信号到优先编码器使它停止工作。 显示器] 译码器 锁存器 控制电路 优先编码器 多路按键开关 图19-2抢答电路示意图 40 74L5279 74LS148 图19-3抢答电路图 2.控制电路 控制电路的作用是当主持人控制开关（按键开关）按下时，则使优先编码器 处于工作状态，同时译码电路处于消隐状态，即不显示任何数字。此时整个系统 处于等待工作状态。当有选手抢答后（按下对应的按键开关），一方面要显示该 选手的编号，同时还要给一个锁存信号使得优先编码器处于禁止工作态，封锁其 它选手可能的抢答。当主持人再次按下主持人控制开关（按键开关）时，系统又 重新处于等待工作状态，以便进行下一轮抢答。其具体电路图如图19-4所示。 它的工作过程是这样的：当主持人按下复位开关S401后，D触发器的置位
图为如下图 19-2。 当处于工作状态时，有选手抢答后，按键信号送至优先编码器，经优先编码 后再送至锁存器锁存，然后将锁存的信号送到译码显示电路显示，同时，控制电 路将送一个信号到优先编码器使它停止工作。 图 19-2 抢答电路示意图 图 19-3 抢答电路图 2． 控制电路 控制电路的作用是当主持人控制开关（按键开关）按下时，则使优先编码器 处于工作状态，同时译码电路处于消隐状态，即不显示任何数字。此时整个系统 处于等待工作状态。当有选手抢答后（按下对应的按键开关），一方面要显示该 选手的编号，同时还要给一个锁存信号使得优先编码器处于禁止工作态，封锁其 它选手可能的抢答。当主持人再次按下主持人控制开关（按键开关）时，系统又 重新处于等待工作状态，以便进行下一轮抢答。其具体电路图如图 19-4 所示。 它的工作过程是这样的：当主持人按下复位开关 S401 后，D 触发器的置位
端使其置1，则它的反端即为0，这时优先编码器的控制端EI为低电平，即打开 控制端，处于等待工作状态。同时译码器的消隐输入端也为低电平，不显示任何 数据。当有选手按下抢答键后，优先编码器的E0端立即由低电平变成高电平， 在上升沿脉冲的作用，D触发器发生翻转，反端输出变成1，优先编码器的EI 端为高电平，封锁其它的抢答输入。同时译码器的消隐输入端变为1，显示通过 锁存器的抢答输入编号。这个号码一直等到主持人按下复位开关后才消失，否则 始终显示，其它的抢答输入无效。 VCC U404B74LS74 8 CLK 11 接优先编码器的E0端 9 Q分D 12 R404 Hvcc 10k 接究爱接学作 图19-4控制电路图 3.报警电路 报警电路的主要作用是提示主持人，有选手抢答。告警电路主要由单稳态触 发器74121及其一些外围电路组成。它的工作原理是当没有选手抢答时，单稳态 触发器74121的A1端为高电平，此时74121保持稳态，即输出端Q为低电平， 与门关闭，告警音不能通过，则没有声响。当有选手抢答时，单稳态触发器74121 的A1端输入一个下降沿脉冲，此时74121处于下降沿触发状态，输出端Q出现 一个高电平脉冲，持续时间由它所接的外围电路决定，高电平脉冲使与门短暂导 通，此时扬声器将发出1K的告警音，提示有选手抢答。使用单稳态触发器的 主要目的是控制报时的时间，下面是告警电路的具体电路图：
端使其置 1，则它的反端即为 0，这时优先编码器的控制端 EI 为低电平，即打开 控制端，处于等待工作状态。同时译码器的消隐输入端也为低电平，不显示任何 数据。当有选手按下抢答键后，优先编码器的 EO 端立即由低电平变成高电平， 在上升沿脉冲的作用，D 触发器发生翻转，反端输出变成 1，优先编码器的 EI 端为高电平，封锁其它的抢答输入。同时译码器的消隐输入端变为 1，显示通过 锁存器的抢答输入编号。这个号码一直等到主持人按下复位开关后才消失，否则 始终显示，其它的抢答输入无效。 图 19-4 控制电路图 3． 报警电路 报警电路的主要作用是提示主持人，有选手抢答。告警电路主要由单稳态触 发器 74121 及其一些外围电路组成。它的工作原理是当没有选手抢答时，单稳态 触发器 74121 的 A1 端为高电平，此时 74121 保持稳态，即输出端 Q 为低电平， 与门关闭，告警音不能通过，则没有声响。当有选手抢答时，单稳态触发器 74121 的 A1 端输入一个下降沿脉冲，此时 74121 处于下降沿触发状态，输出端 Q 出现 一个高电平脉冲，持续时间由它所接的外围电路决定，高电平脉冲使与门短暂导 通，此时扬声器将发出 1KHZ 的告警音，提示有选手抢答。使用单稳态触发器的 主要目的是控制报时的时间，下面是告警电路的具体电路图：
接优先编码器74LS148的E0端 82 U406 3告整输出 74121 LKHZ告警音 图19-5告警电路图 三、实验设备与器材 1.脉冲源（可以使用外接信号源，也可以使用实验箱所带信号源）。 2.数字逻辑电路实验箱。 3.数字万用表等实验室常备工具。 四、实验内容 1.测试各触发器，优先编码器和七段译码器的逻辑功能。 2.根据实验指导书将抢答电路，控制电路，告警电路三个部分连成一个完 整的抢答器电路，画出详细的电路原理图。 3.根据实验步骤完成实验，并用万用表测试EI,EO,RI/B0等管脚电压变 化情况 五、实验步骤 1.将八路抢答输入(07)分别对应接八个按键开关的输出孔(KKK1KKK8), “告警输出”接扬声器的输入端，将“告警音”接信号源单元的1KH忆 信号输出。 2.按下PO101和POW401,将信号源单元和多路数字抢答器单元上电 3.按“主持人控制开关”复位，D401将处于消隐状态。此时抢答器就进入 抢答阶段。 4.按下八个按键开关中的任意一个，就将显示所对应的号码，同时扬声器 发出短暂的报警音。而其它的抢答输入无效，即按其它任意一个按键时 都不会改变显示的值，也不会报警。注意“Compere Contro1er”即“主 持人控制开关” 之意 5. “主持人控制开关”复位，D401处于消隐状态，清除上次显示的数据。 数码管不显示任何数据。同时抢答器处于抢答输入阶段。再重复上述过 程，进行下一轮抢答。 六、实验预习要求 绘出各部分的详细电路图及实验的总原理图 2.复习优先编码器，锁存器和七段译码器的的原理。 3.仔细阅读实验指导书，找出不懂的地方。 七、实验报告及思考
图 19-5 告警电路图 三、实验设备与器材 1． 脉冲源（可以使用外接信号源，也可以使用实验箱所带信号源）。 2． 数字逻辑电路实验箱。 3． 数字万用表等实验室常备工具。 四、实验内容 1． 测试各触发器，优先编码器和七段译码器的逻辑功能。 2． 根据实验指导书将抢答电路，控制电路，告警电路三个部分连成一个完 整的抢答器电路，画出详细的电路原理图。 3． 根据实验步骤完成实验，并用万用表测试 EI，EO，RI/RBO 等管脚电压变 化情况。 五、实验步骤 1． 将八路抢答输入（0~7）分别对应接八个按键开关的输出孔（KKK1~KKK8）， “告警输出”接扬声器的输入端，将“告警音”接信号源单元的 1KHZ 信号输出。 2． 按下 POW101 和 POW401，将信号源单元和多路数字抢答器单元上电。 3． 按“主持人控制开关”复位，D401 将处于消隐状态。此时抢答器就进入 抢答阶段。 4． 按下八个按键开关中的任意一个，就将显示所对应的号码，同时扬声器 发出短暂的报警音。而其它的抢答输入无效，即按其它任意一个按键时 都不会改变显示的值，也不会报警。注意“Compere Controller”即“主 持人控制开关”之意。 5． “主持人控制开关”复位，D401 处于消隐状态，清除上次显示的数据， 数码管不显示任何数据。同时抢答器处于抢答输入阶段。再重复上述过 程，进行下一轮抢答。 六、实验预习要求 1． 绘出各部分的详细电路图及实验的总原理图。 2． 复习优先编码器，锁存器和七段译码器的的原理。 3． 仔细阅读实验指导书，找出不懂的地方。 七、实验报告及思考
1. 绘出详细的实验线路图，分析、总结实验结果， 2 总结数字系统的设计、调试方法。 分析实验中出现的故障及解决办法。 4. 思考：若要在电路中加一个计时功能，要求计时电路显示时间精确到秒 最多限制为2分钟， 一旦超出计时则取消抢答权，电路应该如何改进？ 5.思考：在数字抢答器中，如何将序号为0的组号，在七段数码管上显示 八、元件分布图 1S01。·。 。年 O ” 告警 Compere 输出 Controller 告警音 (术)uD40 ,多路数字 抢答 器+ 403 c4o4io· C401 ○0©1○2○3○4○5○6O7
1． 绘出详细的实验线路图，分析、总结实验结果。 2． 总结数字系统的设计、调试方法。 3． 分析实验中出现的故障及解决办法。 4． 思考：若要在电路中加一个计时功能，要求计时电路显示时间精确到秒， 最多限制为 2 分钟，一旦超出计时则取消抢答权，电路应该如何改进？ 5． 思考：在数字抢答器中，如何将序号为 0 的组号，在七段数码管上显示 8？ 八、元件分布图