抢答电路仿真图

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、实验仪器

(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

(4)74LS148、74LS373、74LS47、74LS74、74LS123、74LS08芯片各1片，100kΩ电阻、10μF电解电容等

三、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，若有选手按下抢答按钮，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组成框图如图4－2－14:

图4－2－14 多路智力竞赛抢答器的组成框图

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。其工作框图如图4－2－15。

图4－2－15 抢答电路示意图

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。

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，同时还要给一个信号使得优先编码器处于禁止工作状态，封锁其他选手可能的抢答。当主持人再次按下主持人控制开关(按键开关)时，系统又重新回到等待工作状态，以便进行下一轮抢答。其具体电路图如图4－2－16、图4－2－17所示。

图4－2－16 抢答电路图

图4－2－17 控制电路图

它的工作过程是这样的: 当主持人按下复位开关S808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EO端立即由低电平变成高电平，在上升沿脉冲的作用下，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，封锁其他的抢答输入。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，其他的抢答输入无效。

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。报警电路主要由单稳态触发器74LS123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74LS123的A1端为高电平，此时74LS123保持稳态，即输出端Q为低电平，与门关闭，报警音不能通过，则没有声响。当有选手抢答时，单稳态触发器74LS123的A1端输入一个上升沿脉冲，此时74LS123处于上升沿触发状态，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 Hz的报警音，提示有选手抢答。使用单稳态触发器的主要目的是控制报警的时间，图4－2－18是报警电路的具体电路图。

图4－2－18 报警电路

四、实验内容

(1)画出详细的电路原理图，然后分三个部分搭建电路。采用仿真软件逐一进行调试。

(2)将功能正常的三个部分进行连接，并综合调试。调试过程中注意将对应输入、输出接口做下标记空出。

(3)将8路抢答输入(0～7)分别对应接8个按键开关的输出孔(不妨定义为K1～K8)，“告警输出”接扬声器的输入端SPC2孔，将“告警音”接信号源单元的1k Hz信号输出。

(4)将实验箱和信号源单元上电。

(5)按“主持人控制开关”复位，译码显示电路将处于消隐状态。此时抢答器就进入抢答阶段。

(6)按下8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。而其他的抢答输入无效，即按其他任意一个按键时都不会改变显示的值，也不会报警。

(7)“主持人控制开关”复位，译码显示电路处于消隐状态，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。重复上述过程，进行下一轮抢答。

注意: 由于所有电路由实验者自行搭建完成，所以应充分合理地利用实验箱的硬件和信号资源。