以數字電路實現數顯八路優先搶答器

李益玲

摘 要：數顯八路優先搶答器分為兩部分，一部分是完成搶答功能的，另一部分是完成PC時鐘定時輸出的。有八個搶答按鍵可供選手使用進行搶答比賽并通過一定的方式顯示出搶答結果。下面是對其具體的功能和其作用進行了詳細的介紹。

關鍵詞：八路優先搶答器；搶答主體電路；定時CP電路

1 引言

作為現代技術人員只掌握和了解模擬電路的運用與設計，已經遠遠不能適應當代社會的經濟和人們生活娛樂的需求。因此作為現代技術人員要掌握數字電路的運用與設計是必需的。且數字信號和模擬信號相比具有抗干擾能力強，信號失真小等優點。

2 八路優先搶答器電路所用元器件

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

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

（3）電容： 0.1μF 1只，1μf 1只。

（4）開關：輕觸開關 10個，撥動開關1個。

（5）其它：發光二極管2只，共陰極LED數碼管3只。

3 主要集成塊介紹

3.1 集成電路74LS148

74LS148 優先編碼器為16腳的集成芯片其中I0—I7為輸入信號，A2，A1，A0為三位二進制編碼輸出信號，是使能輸入端，是使能輸出端，為片優先編碼輸出端。

當使能輸入=1時，禁止編碼、輸出（反碼）： A2，A1，A0為全1，當使能輸入=0時，允許編碼，在I0～I7輸入中，輸入I7優先級最高，其余優先級別依次為：I6，I5，I4，I3，I2，I0。

3.2 集成電路74LS192

74LS192引腳排列如圖4.2.1所示，74LS192邏輯圖如圖4.2.1所示：

3.3 集成電路74LS279

74LS279為四個RS基本觸發器，其中的兩個RS基本觸發器有兩個S輸入端。同時觸發器也是夠成具有記憶功能的時序電路基本單元，反過來說時序電路之所以能完成在沒有輸入的時候保持原有狀態的輸出，就是因為它當中含具有記憶功能的觸發器。

74LS279為四個RS 觸發器。四個鎖存器中有兩個具有2個置位端（，），1Q～4Q 為四個輸出端，1 （，）～4為置位端（低電平有效），1～4為四個復位端（低電平有效）。

3.4 集成電路74LS48

74LS48是譯碼顯示驅動集成電路，是用來驅動共陰極LED數碼管顯示相對應的十進制數。

輸入端A～D是四個輸入端用來接受BCD8421碼的，經過其內部電路的譯碼將輸入的BCD8421碼翻譯成能驅動LED數碼管顯示的高低電平，并通過a～g七個輸出端將其高低電平輸出。

3.5 集成塊74LS00的介紹

74LS00其實就是將我們數字電路中四個常用的邏輯“與非門”電路集成在一個有十四個引腳的集成塊中。其邏輯功能和“與非門”一樣，邏輯功能是“有0出1，全1出0”即輸出Y=。

4 系統框圖以及各部分的作用

4.1 各部分的作用

（1）搶答按鍵：搶答按鈕是提供八個參賽者和八個代表隊搶答使用，并把優先搶答的信號即第一個搶答的信號輸送給下一級。

（2）優先編碼電路：對搶答按鍵輸入的信號進行編碼，由于不可能有兩個人同時同點按下搶答按鍵，所以優先編碼器只對一路信號進行編碼這也是完全符合優先編碼器74LS148的工作特點。

（3）鎖存器是對編碼后的信號進行鎖存，讓其在編碼器沒有信號輸送過來的情況下維持原有的信號輸出。

（4）譯碼電路的作用是對輸送進來的信號進行譯碼并驅動LED數碼管顯示。

（5）LED顯示的作用是顯示相對應的十進制數碼。

（6）主持人開關的作用是主持人通過開關來控制搶答比賽的進程從而控制比賽。

（7）結束提示電路的作用是在搶答結束時，提示主持人這輪搶答比賽結束。

（8）秒脈沖產生電路的作用是產生一個時基秒脈沖，并提供給CP定時電路做計數定時輸出。

5 電路原理圖以及功能和工作原理

5.1 電路主要功能

（1）能提供八個參賽者或者八個代表隊進行搶答使用。

（2）能根據比賽的要求確定是否需要定時搶答。

（3）有定時搶答的功能。在定時時間到時若還沒有人搶答則提示主持人宣布此輪搶答比賽結束。

（4）只有首先（優先）搶答的人搶答才會有顯示，后續搶答無效。且搶答成功后，CP計時停止。

（5）能完成搶答清零的工作和重新定時的工作，能多次循環使用。

5.2 CP定時輸出電路的工作原理

5.2.1 NE555組成的秒脈沖多諧振蕩器。

當接通電源時，由于電容的兩端的電壓不能突變，低電平觸發端2腳為低電平，輸出端3腳為高電平。

電源通過電阻R1和R2對電容器C充電，當電容電壓充到電源電壓的2/3時，高電平觸發端6腳為高電平，輸出端3腳為低電平。同時放電管（第7腳）導通，2腳上的電容經過電阻R2放電。

當電容器電壓下降到電源的1/3時，輸出端3腳為高電平。電容器放電停止，電源通過電阻R1和R2再次對接2腳上的電容CT充電，如此反復，形成振蕩，輸出連續矩形脈沖。

5.2.2 CP定時電路的主要工作原理

由電阻和LED發光二極管組成的電路接在電源和NE555的3腳，每當NE555產生一個秒脈沖，LED閃爍一次并輸出秒脈沖給74LS192組成的計數器中，我們可以通過對74LS192的預置來實現定時的功能。在=0（低電平）時，通過對74LS192的D0～D3來預置時間，此次電路設定為30秒，在開關S10按下時給由兩個74LS192組成的計數器預置數。即有30個秒脈沖輸入時CP定時輸出端輸出CP定時信號。

6 電路實踐與校檢

用2塊實驗電路板分別做成主體電路與CP定時電路并通過導線將2塊實驗電路板按一定的方式連接在一起。根據電路原理圖的可操作性布置芯片、元件、導線等。

在焊接過程中，由于經驗不足多次發生虛焊或者相鄰焊點接觸導致短路等事故。

制作的第一塊板即主體電路一開始測試時不能工作，又由于沒有穩壓電源而不能檢驗。情急之下，靈機一動，把3節干電池制成4.5伏電壓源，又用萬用表逐點排查，原來有虛焊的點。找出原因后并排斥故障后，電路板正常工作。

第二塊板由于有了第一塊板的的經驗一試就成功。

最后把二塊實驗電路板按一定的方式連接在一起實現了優先搶答的功能。

7 小結

通過以上論述與介紹本次設計的數顯八路優先搶答器能滿足普通比賽的要求。電路的功能齊全，同時主體電路與定時電路還能拆開使用。電路價格便宜。本電路使用的集成塊較多，電路成本大大降低。與之由分立原件組成的電路相比成本大大降低。因電路的構造原因需要主持人掌握一定的操作能力。

參考文獻

（1）謝自美《電子線路設計.實驗.測試》（第一版）.武漢： 華中科技大學出版社，2014。

（2） 彭容修，劉泉，馬建國《數字電子技術基礎》武漢理工大學出版社，2011。

（3） 張偉林，王金花《數字電子技術》中國勞動社會保障出版社， 2013。