設(shè)計(jì)一個(gè)八路數(shù)字搶答器，使得該搶答器具有以下要求：

　　該搶答器除具有基本的搶答功能外，還具有定時(shí)、計(jì)時(shí)和報(bào)警多重功能，具體表現(xiàn)如下：

　　（1）主持人通過時(shí)間預(yù)設(shè)開關(guān)預(yù)設(shè)供搶答的時(shí)間，系統(tǒng)將完成自動(dòng)倒計(jì)時(shí)。

　?。?）若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人搶答，則計(jì)時(shí)將自動(dòng)停止；若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)無人搶答，則系統(tǒng)中的蜂鳴器將發(fā)響，提示主持人本輪搶答無效。

　?。?）在實(shí)現(xiàn)搶答、定時(shí)、計(jì)時(shí)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

　　八路數(shù)字搶答器由搶答器電路，定時(shí)電路，報(bào)警電路三部分組成。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到“清零”狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號(hào)顯示器滅燈，定時(shí)器顯示設(shè)定時(shí)間，主持人將開關(guān)置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時(shí)器倒計(jì)時(shí)，揚(yáng)聲器給出聲響提示。選手在定時(shí)時(shí)間內(nèi)搶答時(shí)，搶答器完成，優(yōu)先判斷、編號(hào)鎖存、編號(hào)顯示、揚(yáng)聲器提示。當(dāng)一輪搶答之后，定時(shí)器停止、禁止二次搶答、定時(shí)器顯示剩余時(shí)間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關(guān)。

　　具體工作過程如下：

　?。?）搶答器同時(shí)供 8 名選手或 8 個(gè)代表隊(duì)比賽，分別用 8 個(gè)按鈕 S0 ~ S7 表示。

　?。?）設(shè)置一個(gè)系統(tǒng)清除和搶答控制開關(guān) S，該開關(guān)由主持人控制。

　?。?）搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動(dòng)按鈕，鎖存相應(yīng)的編號(hào)，揚(yáng)聲器發(fā)出聲響提示，并在 DPY_7-SEG 七段數(shù)碼管上顯示選手號(hào)碼。選手搶答實(shí)行優(yōu)先鎖存，優(yōu)先搶答選手的編號(hào)一直保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。

　?。?）搶答器具有定時(shí)搶答功能，且一次搶答的時(shí)間由主持人設(shè)定（如 30 秒）。

　　當(dāng)主持人啟動(dòng)“開始”鍵后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)時(shí)。

　　（5）參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答有效，定時(shí)器停止工作，顯示

　　器上顯示選手的編號(hào)和搶答的時(shí)間，并保持到主持人將系統(tǒng)清除為止。如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統(tǒng)報(bào)警并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示 00。

　　1、單元電路設(shè)計(jì)（或仿真）與分析

　?。?） 搶答器電路

　　設(shè)計(jì)電路如圖所示。電路選用優(yōu)先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297來完成。該電路主要完成兩個(gè)功能，一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號(hào)，同時(shí)譯碼顯示電路顯示編號(hào)，顯示電路采用七段數(shù)字數(shù)碼顯示管；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。工作過程，開關(guān) S 置于“清除”端時(shí)，RS 觸發(fā)器的 R、S 端均為 0，4 個(gè)觸發(fā)器輸出置 0，使 74LS148 的優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端=0，使之處于工作狀態(tài)。當(dāng)開關(guān) S 置于“開始”時(shí)，搶答器處于等待工作狀態(tài)，當(dāng)有選手將搶答按鍵按下時(shí)，74LS148 的輸出經(jīng) RS 鎖存后，CTR=1，RBO =1，七段顯示電路 74LS48 處于工作狀態(tài)4Q3Q2Q=101，經(jīng)譯碼顯示為“5”。此外，CTR=1使 74LS148 優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。當(dāng)按鍵松開即按下時(shí)，74LS148 的 此時(shí)由于仍為 CTR=1使優(yōu)先編碼工作標(biāo)志端，所以 74LS148 仍處于禁止?fàn)顟B(tài)，確保不會(huì)出二次按鍵時(shí)輸入信號(hào)，保證了搶答者的優(yōu)先性。如有再次搶答需由主持人將 S 開關(guān)重新置“清除”然后再進(jìn)行下一輪搶答。