◇教学目标◇
◇任务描述◇
抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。当今的社会竞争日益激烈，选拔人才、评选优胜、知识竞赛时活动愈加频繁，进行这些活动必然离不开抢答器。抢答器通过抢答者的按键、数码显示等，能准确、公正、直观地判断出优先抢答者。图8-1是一个简易8路抢答器电路图，接通电源，即开始抢答后，当选手按下抢答键时，会显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
图8-1 8路抢答器电路图
◇任务要求◇
（1）复位按键和上拉电阻均匀布局，其他元器件走线合理。
（2）根据电路图，利用Protel DXP 2004软件设计单面PCB板，元器件布局合理，大面积接地。
（3）单面PCB板设计和安装，面积小于 20 cm×10 cm。
（4）所有元件贴地板安装，集成电路采用插座安装，开关SW安装在方便调节的位置。
◇相关知识◇
一、74LS373 锁存器
74LS373是一款常用的地址锁存器芯片，由8个并行的、带三态缓冲输出的D触发器构成。74LS373管脚图如图8-2所示。
图8-2 74LS373管脚图
D0～D7：数据输入端；
OE：三态允许控制端（低电平有效）；
LE：锁存允许端；
Q0～Q7：输出端。
74LS373的输出端为Q0～Q7，可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE 为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据D的变化而变。化当LE 为低电平时，Q0～Q7被锁存在已建立的数据电平上。输出端可以直接连接到CMOS、NMOS 和TTL 接口上。74LS373的真值表如表8-1所示。
表8-1 74LS373真值表
二、74LS147 10线-4线编码器
74LS147是一个10线-4线8421BCD码优先编码器。其中第9脚NC为空，74LS147优先编码器有9个输入端和4个输出端，某个输入端为0，代表输入某一个十进制数。当9个输入端全为1时，代表输入的是十进制数为0；4个输出端反映输入十进制数的BCD码编码输出。
74LS147优先编码器的输入端和输出端都是低电平有效，即当某一个输入端为低电平0时，4个输出端就以低电平0输出对应的8421BCD编码；当9个输入全为1时，4个输出也全为1，代表输入十进制数0的8421BCD编码输出。74LS147引脚图如图8-3所示，真值表如表8-2所示。
图8-3 74LS147引脚图
表8-2 10线-4线编码器真值表
三、74LS48 译码器
74LS48是用于驱动 LED（数码管）显示器的 BCD 码-七段码译码器。其特点为：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路，能提供较大的拉电流，可直接驱动LED显示器。其引脚排列如图8-4 所示。
图8-4 74LS48引脚图
A～D：译码地址输入端；
BI/RBO：消隐输入（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）；
LT：灯测试输入端（低电平有效）；
RBI：脉冲消隐输入端（低电平有效）；
a-g：段码输出端；
其中，A、B、C、D接口为BCD码输入端，A为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示；加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7段输出，可驱动共阴板LED数码管。另外，显示数字“6”时，a段消隐；显示数字“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观。真值表如表8-3所示。
表8-3 74LS48真值表
由74LS48真值表可获知，74LS48所具有如下逻辑功能：
（1）7段译码功能（LT=1，RBI=1）。
在灯测试输入端（LT）和动态灭零输入端（RBI）都连接无效电平时，输入DCBA，经7448译码，输出高电平有效的7段字符显示器的驱动信号，显示相应字符。除DCBA=0000外，RBI也可以接低电平，见表8-3中1～16行。
（2）消隐功能（BI=0）。
BI/RBO端作为输入端，该端输入低电平信号时，如表8-3中倒数第3行所示，无论LT和RBI输入什么电平信号，不管输入DCBA处于什么状态，输出全为0，7段显示器熄灭。该功能主要用于多显示器的动态显示。
（3）灯测试功能（LT=0）。(www.xing528.com)
BI/RBO端作为输出端，该端输入低电平信号时，如表8-3中最后一行所示，此时与DCBA输入无关，输出全为1，显示器7个字段都被点亮。该功能用于7段显示器测试，判别是否有损坏的字段。
（4）动态灭零功能（LT=1，RBI=1）。
BI/RBO端作为输出端，LT 端输入高电平信号，RBI 端输入低电平信号，若此时DCBA=0000，如表8-3中倒数第2行所示，输出全为0，显示器熄灭，不显示这个零。DCBA≠0，则对显示无影响。该功能主要用于多个7段显示器同时显示时熄灭高位的零。
◇软件仿真◇
一、原理图绘制
进入proteus，从元件库中选择74LS273锁存器、74HC147 10线-4线编码器、74LS48 译码器、74LS04反相器、74LS32或门，74LS30与非门、数码管、按键、电阻等，并置入元器件显示窗口，再放置到图形编辑窗口，在图形编辑窗口中画好原理图。仿真原理图如图8-5所示。
图8-5 抢答器电路仿真原理图二、仿真调试
二、仿真调试
电路原理图绘制完成后，单击“仿真工具栏”按钮，电路开始运行测试电路。将开关SW1置于“1”位置，顺序按下相应按键，观察数码管的显示情况；将开关SW1置于“2”位置，顺序按下相应按键，观察数码管的显示情况。
图8-6 按下S6按键后释放按键，数码管不显示
图8-7 按下S3按键后释放按键，数码管仍显示3
图8-8 按下S8按键后释放按键，数码管仍显示8任务实施
◇任务实施◇
一、电路的安装
（1）焊接。在万能板上对元器件进行布局，并依次焊接。焊接时，注意电解电容及三极管的极性。
（2）检查。检查焊点，看是否有虚焊、漏焊；检查电解电容及三极管的极性，查看是否连接正确。
（3）元件清单（表8-4）
表8-4 元件清单
二、电路的测试与调整
1．工作原理分析
本电路主要由按键电路、锁存器、编码电路、译码器和数码管显示电路组成。接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灯灭。主持人将开关置于“开始”状态，宣布“开始”，抢答器工作。选手在抢答时，优先判断、编号锁存、编号显示。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始”状态开关。
抢答器的主要功能如下：
（1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1～S8表示。
（2）设置一个系统清除和抢答控制开关SW，该开关由主持人控制。
（3）抢答器具有锁存与显示功能，即选手按下按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
2．调试与排除故障
电路安装完毕，经检查无误后即可通电调试，按表8-5的要求调试、测量数据，并将测量数据填入表8-5中。
表8-5 抢答器调试情况
◇思考题◇
1．简述74LS373 锁存器是如何进行数据锁存的。
2．74LS48的4脚都是什么脚？如果悬空，电路会出现什么问题？
三、总结
本任务使你学习到了哪些知识？积累了哪些经验？填入表8-6中，有利于提升自己的技能水平。
表8-6 工作总结
四、工作岗位6S处理
工作任务全部完成后，关闭工作台总电源，拆下测量线和连接导线，归还借用工具仪器。组员对工作岗位进行“整理、整顿、清扫、清洁、安全、素养”处理。维护和保养测量仪器、仪表，确保其运行在最佳工作状态。
◇能力拓展◇
本电路只能实现8路抢答，没有抢答提示音和抢答倒计时，效果单一。若需要这些效果，电路能否升级改造？为了实现多种效果，请小组成员发挥团队协助精神，上网查阅相关资料，讨论决策，制定计划实施。
◇任务评价◇
表8-7 抢答器装调评价表
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