计算机系统I 综合实验-四路抢答器的设计

实验八 数字系统综合设计——四路抢答器的设计

一、实验目的
掌握一般数字电路的设计方法，理解电路开发的步骤，更好的结合理论知识来设计电路，深刻理解理论知识，锻炼自己动手能力。
二、实验任务
规定功能：设计四路抢答器。主持人按下抢答键后，参赛选手可以抢答，若有人抢答，轰鸣器响，抢答指示灯亮，显示抢答选手序号，其他选手再抢答无效。
要求：
（1）设计不小于四路抢答器，进行仿真实验，上传仿真文件。（10分）
（2）制作电路实物，要求验收。（50分）
（3）按要求撰写实验报告，上传实验报告。（20分）
（4）参加书面答辩。（20分）
三、实验平台及实验器材
仿真平台Proteus，硬件平台：便携式硬件实验箱。器材：LED灯5个，轰鸣器1个，BCD数码管一个，555计数器一个，电容两个，7474芯片两个，7432芯片一个，7430芯片一个，按钮开关5个，电阻和导线若干等。
四、电路设计
1.关键芯片功能
①555计时器：用来从无到有产生时钟信号
②7474芯片：每一个芯片内含有两个触发器，用来产生稳定的抢答信号
③7432芯片：或门，用来控制抢答信号，当有人抢答的时候，或门的输出为1，使得时钟信号无效。
④7430芯片：用来控制轰鸣器信号
⑤74147芯片：编码器，编出抢答信号的二进制代码

2.为什么有人按键，轰鸣器会鸣响并数码管显示其序号
当有人按键的时候，D触发器Q端输出低电平，一方面，低电平信号经过7430芯片变成高电平，使得轰鸣器响。另一方面，信号通过编码器编出二进制代码，然后通过数码管显示出来。

3.为什么有人按键后，其他人再抢答无效？
因为当有人按键之后，这个对应的D触发器会产生低电平信号，信号到达7430芯片变成高电平，这个信号又控制着时钟信号，使得时钟信号无效。所以就算其他人也抢答了，但是低电平信号到达不了触发器的输出端，也是白搭。

4.主持人按键有哪些功能？
主持人按键能控制D触发器复位，使得数码管归0，轰鸣器停止抢答信号。
5.四路抢答器电路原理图

6.四路抢答器原理仿真截图

五、实物制作与测试
叙述实物制作以及测试过程。实物制作：首先制作555计时器电路？然后测试555电路是否正确；再者设计了抢答信号和主持人信号，然后设计轰鸣器信号，最后设计了数码管信号。测试过程：只要有人抢答，轰鸣器鸣响，显示对应抢答序号；有人抢答后，别人再抢答无效；抢答是有优先级别；主持人按键能够使得D触发器的信号复位；

六、回答问题

1. 假设“1”、“2”、“3”、“4”同时按下抢答按钮，显示哪一个抢答者序号？为什么？
如果同时按下这些抢答信号，会出现“4”信号，因为“4”信号的优先级最高

2.为什么接高电平，接主持人启动抢答信号？
R信号是置0信号，接高电平，能够是使得信号无效，使得输出的0信号，都是因为抢答信号抢答之后产生的。S信号是置1信号，接主持人信号能够使得支持人具有给D触发器复位1的功能。

3. 图中或门7432，有什么作用？
当有抢答信号产生的时候，抢答信号经过7430变成高电平，高电平通过或门之后，控制D触发器的时钟信号，使得时钟信号高电平无效，使得其他人无法抢答。