74LS175是一款4D觸發(fā)器集成電路，它包含6個D觸發(fā)器，這些觸發(fā)器可以組合起來形成寄存器或搶答器等多種功能部件。工作原理上，當(dāng)1腳為低電平時(即第1個D觸發(fā)器的輸入端)，所有Q輸出端均為低電平，而Q非輸出端則為高電平;當(dāng)9腳作為時鐘輸入端，并且9腳上的信號上升沿到來時，相應(yīng)D觸發(fā)器的電平會被鎖存到D觸發(fā)器的輸出端中。
在電路通電且沒有進行任何復(fù)位操作的情況下，如果按下復(fù)位按鍵S，1Q、Q2、Q3、Q4這5個輸出端會分別輸出高電平，此時電路會處于一個準(zhǔn)備狀態(tài)。這意味著電路已經(jīng)準(zhǔn)備好響應(yīng)后續(xù)的觸發(fā)事件。
此外，74LS175是一種下降沿觸發(fā)型的D觸發(fā)器，因此只有在9腳上升沿到來時，其內(nèi)部的D觸發(fā)器才會更新其輸出。如果在電路通電狀態(tài)下按下了其他按鈕，這些輸入將被鎖定，不會改變電路的狀態(tài)。
綜上所述，74LS175是一個多功能的4D觸發(fā)器，它的工作原理涉及到D觸發(fā)器的同步更新以及與時鐘信號的結(jié)合，以實現(xiàn)特定的功能。
用74LS175N四D觸發(fā)器來實現(xiàn)電路的四人搶答功能，用555定時器控制計時從而實現(xiàn)當(dāng)無人搶答時的報警功能，在計時方面則用74LS192N計數(shù)器倒計時計數(shù)，并用74LS247N來顯示共陽極數(shù)碼管的倒計時。其中，74LS192N的預(yù)置數(shù)從高到低依次接1001(對應(yīng)的十進制數(shù)為9)， 其DWN端接高電平實現(xiàn)減計數(shù)。
寄存器是計算機和其他數(shù)字系統(tǒng)中用來存儲代碼或數(shù)據(jù)的邏輯部件。它的主要組成部分是觸發(fā)器。一個觸發(fā)器能存儲1位二進制代碼，所以要存儲n位二進制代碼的寄存器就需要用n個觸發(fā)器組成。一個4位的集成寄存器74LS175的邏輯電路圖和引腳圖分別如圖8.7.1(a)、(b)所示。其中,RD是異步清零控制端。在往寄存器中寄存數(shù)據(jù)或代碼之前，必須先將寄存器清零,否則有可能出錯。1D～4D 是數(shù)據(jù)輸入端,在CP 脈沖上升沿作用下，1D～4D端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存器。輸出數(shù)據(jù)可以并行從1Q～4Q 端引出，也可以并行從1Q～4Q 端引出反碼輸出。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。人們對它的認識也逐步加深。人們也利用了電子技術(shù)以及相關(guān)的知識解決了一些實際問題。如：智能搶答器的設(shè)計與制作。搶答器是競賽問題中一種常用的必備裝置，從原理上講，它是一種典型的數(shù)字電路。觸發(fā)器是數(shù)字電路中的基本邏輯記憶單元，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)用以表示邏輯狀態(tài)“l(fā)”和“0”。在電路中它具有記憶信號的功能，是構(gòu)成各種時序電路的最基本邏輯單元。本文通過對搶答器電路設(shè)計的詳細分析，以加深對觸發(fā)器的功能以及其應(yīng)用的認識和理解。數(shù)字搶答器由主體電路與擴展電路組成。觸發(fā)器電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出;主持人按開始按鈕示意開始，以上兩部分組成主體電路。通過兩個與門電路實現(xiàn)屏蔽功能，構(gòu)成擴展電路。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后數(shù)字搶答器成形。
供四人用的競賽搶答器裝置線路，用以判斷搶答優(yōu)先權(quán)。它有三部分構(gòu)成：1個D觸發(fā)器74LS175，它具有置0端，置1端和CP端;1個4輸入與門，1個二輸入與門;四個輕觸開關(guān)，它們組成搶答電路中的CP時鐘脈沖源，搶答開始時，由主持人清除信號，按下復(fù)位開關(guān)S，74LS175的輸出Q 1非～Q 4非全為1，所有發(fā)光二極管LED均熄滅，當(dāng)主持人宣布“搶答開始”后，首先作出判斷的參賽者立即按下開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮，同時，通過與門送出信號鎖住其余三個搶答者的電路，不再接受其它信號，直到主持人再次清除信號為止。
隨著經(jīng)濟水平的不斷提高，當(dāng)今的社會競爭日益激烈，選拔人才，評選優(yōu)勝，知識競賽之類的活動愈加頻繁，智力競賽是一種生動活潑的教育方式，人們在物質(zhì)文明得到滿足的同時更注重精神文明的追求，各種節(jié)目不斷涌現(xiàn)，提高節(jié)目的質(zhì)量尤為重要。本次設(shè)計是針對活動中用到的搶答器而設(shè)計的。搶答器是為競賽參賽者答題時進行搶答而設(shè)計的一種優(yōu)先判決器電路，廣泛應(yīng)用于各種知識競賽、文娛活動等場合。通過搶答和必答兩種答題方式能引起參賽者和觀眾的極大興趣，并且能在極短的時間內(nèi)，使人們迅速增加一些科學(xué)知識和生活常識。
現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識競賽越來越多，操作簡單，經(jīng)濟實用的小型搶答器必將大有市場本文設(shè)計的搶答器，電路簡單，成本較低，操作方便，靈敏可靠，具有較高的推廣價值。
搶答器在競賽中有很大用處，它能準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第1搶答者。通過搶答器的指示燈顯示手段指示出第1搶答者[1]。本論文設(shè)計宗旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合模擬、數(shù)字電路知識，解決電子信息方面常見實際問題的能力，掌握一般電子電路設(shè)計方法與設(shè)計步驟。促使學(xué)生積累實際電子制作經(jīng)驗，準(zhǔn)備走向更復(fù)雜更實用的應(yīng)用領(lǐng)域。目的在于鞏固基礎(chǔ)、注重設(shè)計、培養(yǎng)技能、追求創(chuàng)新、走向?qū)嵱谩?
功能簡介：參加競賽者對主持人提出的問題要在短時間內(nèi)作出判斷，并按下?lián)尨鸢存I回答問題。當(dāng)?shù)谝粋€人按下按鍵后，同時電路將其他搶答按鍵封鎖，使其不起作用。主持人有開始鍵和復(fù)位鍵，按下開始鍵后才能開始搶答，否則犯規(guī)。搶答前主持人操作開關(guān)使搶答有效，顯示燈全熄滅。當(dāng)四人中有人搶答有效時，其對應(yīng)的顯示燈亮，此時其余的開關(guān)不起作用，即其對應(yīng)的顯示燈滅。連接電路并進行操作，觀測搶答器的工作情況。
數(shù)字電路產(chǎn)品在生活中有著極其廣泛的應(yīng)用，包括計算機、數(shù)字通信、智能儀器儀表、自動控制及航天等領(lǐng)域中。這些給人們帶來了生活，工作等方面帶來了極大的方便。數(shù)字電路的發(fā)展，使得這門課程對于我們來說是很有必要學(xué)好。
數(shù)字電路設(shè)備實現(xiàn)簡單，速度和可靠性好。在這次的數(shù)字電路制作中，本人制作四路競賽搶答器。搶答器在比賽等場合中不可缺少的設(shè)備。
本文就是從電路模塊的功能簡介開始，利用功能不同的數(shù)字電路芯片的組合來實現(xiàn)多路搶答器的功能;首先簡要的介紹四路競賽搶答器的設(shè)計要求和目的，然后介紹多路搶答器的原理和設(shè)計過程，最后介紹幾個主要集成芯片的管腳功能和用法以及總結(jié)部分，講一些電路在實際設(shè)計中的檢測。
74HC/LS/HCT/F系列芯片的區(qū)別
1、 LS是低功耗肖特基，HC是高速COMS。LS的速度比HC略快。HCT輸入輸出與LS兼容，但是功耗低;F是高速肖特基電路;
2、 LS是TTL電平，HC是COMS電平。
3、 LS輸入開路為高電平，HC輸入不允許開路， hc 一般都要求有上下拉電阻來確定輸入端無效時的電平。LS 卻沒有這個要求
4、 LS輸出下拉強上拉弱，HC上拉下拉相同。
5、 工作電壓不同，LS只能用5V，而HC一般為2V到6V;
6、 電平不同。LS是TTL電平，其低電平和高電平分別為0.8和V2.4，而CMOS在工作電壓為5V時分別為0.3V和3.6V，所以CMOS可以驅(qū)動TTL，但反過來是不行的
7、 驅(qū)動能力不同，LS一般高電平的驅(qū)動能力為5mA，低電平為20mA;而CMOS的高低電平均為5mA;
8、 CMOS器件抗靜電能力差，易發(fā)生栓鎖問題，所以CMOS的輸入腳不能直接接電源。
74系列集成電路大致可分為6大類：
. 74××(標(biāo)準(zhǔn)型);
.74LS××(低功耗肖特基);
.74S××(肖特基);
.74ALS××(先進低功耗肖特基);
.74AS××(先進肖特基);
.74F××(高速)。
近年來還出現(xiàn)了高速CMOS電路的74系列，該系列可分為3大類：
. HC為COMS工作電平;
. HCT為TTL工作電平，可與74LS系列互換使用;
.HCU適用于無緩沖級的CMOS電路。
這9種74系列產(chǎn)品，只要后邊的標(biāo)號相同，其邏輯功能和管腳排列就相同。根據(jù)不同的條件和要求可選擇不同類型的74系列產(chǎn)品，比如電路
的供電電壓為3V就應(yīng)選擇74HC系列的產(chǎn)品
注：同型號的74系列、74HC系列、74LS系列芯片，邏輯功能上是一樣的。74LSxx的使用說明如果找不到的話，可參閱74xx或74HCxx的使用說明。有些資料里包含了幾種芯片，如74HC161資料里包含了74HC160、74HC161、74HC162、74HC163四種芯片的資料。找不到某種芯片的資料時，可試著查看一下臨近型號的芯片資料。
7400 QUAD 2-INPUT NAND GATES 與非門
7401 QUAD 2-INPUT NAND GATES OC 與非門
7402 QUAD 2-INPUT NOR GATES 或非門
7403 QUAD 2-INPUT NAND GATES 與非門
7404 HEX INVERTING GATES 反向器
7406 HEX INVERTING GATES HV 高輸出反向器
7408 QUAD 2-INPUT AND GATE 與門
7409 QUAD 2-INPUT AND GATES OC 與門
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