亀子信息耄控制工龄
一、课程设计名称
智力竞赛抢答器
、内容摘要
用74LS系列常用集成电路设计的智力竞赛抢答器，并详细分析电路工作原理。抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但目前所使用的抢答器存在分立元件使用较多，造成每路的成本偏高，而现代电子技术的发展要求电子电路朝数字化、集成化方向发展，因此设计出数字化全集成电路的多路抢答器是现代电子技术发展的要求。按
照这一要求，并根据74LS373八路锁存器的功能特点，
用74LS373和其它几块常用的74LS系列数字集成电路设计出了一数码显示八路抢答器电路，该电路具有成本低、元器件容易得到、路数多、数码直观显示、性能稳定等诸多优点。
三、设计内容及要求
A、设计内容：
设计一个8路智力竞赛抢答器。我初步将系统分为3大功能模块：抢答电路即主电路、倒计时电路、报
警电路。可将倒计时电路分为一个十进制（实现十个数以内的倒计时）计数、译码、数码管显示电路；抢答电路（获得优先抢答选手的编号）分为8路抢答开关、数据锁存器、优先编码器、4511译码器、数码管显示电路；整个电路分为锁存控制、倒记时控制、报警控制。
数字抢答器总体方框图如图3-1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关置“开始”状态，抢答器工作，定时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。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。
图3-1抢答器的原理框图
B、要求：
1、给节目支持人设置一个控制开关，用来控制系统清零及抢答的开始。
2、抢答开始后当有某一选手首先按下抢答按钮时，选手编号立即被锁存，编号数码管显示选手编号并
发出报警声响，此时抢答器不再接收其他的输入信号，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系
统清零为止。
3、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答时间由节目主持人设定。当节目主持人启动开始键后，要
求定时器进行倒计时，并数码显示，同时扬声器发出短暂的声响，持续的时间为0.5秒左右。
4、选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作。如抢答时间已到，却没有选手抢答，
则本次抢答无效，系统进行短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答定时显示0。
四、原理电路的设计，包括：
1、画出考虑过的方案图，说明各自的优缺点，经过比较后，你选择了哪个方案。
A
图4-1
图4-1是第一次设计出来的图，缺点在于报警电路不是短暂性的发光，而是长时间的发光，只有当主 持人关闭开关方可熄灭；其次由于对一些芯片了解不够深入，走了不少弯路，导致采用的门电路太多了， 整个电路看起来很复杂。例如， 74LS20两个与非门的功能可以使用
74LS148芯片的14号管脚特殊功能方
可，这样可以省去很多门电路，使得整个电路简单清晰。此图的亮点在于
555定时器，禾U 用整个电路的性
质，合理的控制了 555的工作状态，在抢答的过程中，一经抢答，通过观察电路，
74LS190的13号管脚
的性质，关闭了定时器，这样可以很大程度的延长芯片的寿命，并且节能。但是经老师提醒后，这只是理 想状态下能够实现，但是实际上却不能完全控制，所以不可取。其次，在主持人没有按下开关之前，此电 路的8个开关任一一个按下，数码管都有显示，这样可以在抢答前检查是否通路，排除不必要的故障。
B
图4-2
图4-2是经过改进后的电路图，首先，改善了发光二极管的持续发光的缺点，得到了短暂性发光一报 警，利用了电容的充放电的特性，但是由于此电路所需的电压略小，所以不足以对电容充电，所以利用三 极管的放大作用改善后，得到了效果，并解决了这个问题。其次，改善了原来不成熟的想法（控制
555定
时器的开闭状态），加以高电平，按照原有的思路设计该图。第三，利用
74LS148芯片的14号管脚特殊功
能，大刀阔斧的去掉了 74LS20的两个门电路，大大简化了电路图。但是改图仍然没有解决，当抢答的时 候，发光二极管持续发光而不是短暂性的发光的缺点。
十
III
B
图4-3
图4-3
是本次课程设计的最终设计图，也是目前采用的图，该图实现了本课题的所有要求，也是比较
完美的图，但是整个电路还是较为复杂，可能是对各个芯片不够了解，也许可以利用一些芯片的特殊功能
, 又可以省去一些门电路。
综上所述，我们采用了
C 图。
2、单元电路设计、参数计算和期间选择，列出系统需要的元器件清单。
设计电路如图4-4所示。电路选用74LS373锁存器、74LS148优先编码器和4511译码器来完成。该电 路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编 号（显示电路采用七段数字数码显示管）
；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关
S
置于”清除"端时，锁存器的 LE 端输入为“1”停止工作。当开关 S 置于”开始”时，抢答器处于等待工作 状态，74LS373的LE 端为“ 0”，当有选手将抢答按键按下时（如按下
S5），LE 端变为“1”将数据锁存。
□1
础。
14-11
Ti.J-ld'
在经过优先编码器和4511译码器将数据输入数码管显示。如有再次抢答需由主持人将除”然后再进行
下一轮抢答。
②倒计时电路设计
该部分主要由555定时器构成多谐振荡器秒脉冲产生电路、加减计数器74LS190减法计数电路和一个
七段数码管即相关电路组成。具体电路如图4-5所示。74LS190实现减法计数，然后显示到数码管上，其
时钟信号由时钟产生电路提供。
当主持人拨到“开始”时，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在数码显示管上，当有人抢答时,
停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时到“0”时，输出低电平到时序控制电路，
控制报警电路报警即发光二极管发光，同时以后选手抢答无效。555的第3号管脚输出的脉冲的频率
为，结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为
图4-6
该部分电路实现的是一个报警功能，当抢答开始时，选手按下开关后，按照要求要出现短暂的报警，以及当倒计时到“ 0”时要出现短暂性的报警，考虑都成本和电路的稳定性以及简化性，我们采用发光二极管发光来作为报警讯号。所以结合倒计时电路和724LS190的第12号管脚的特殊性质，合理的设计
出了图4-6的报警电路，因为是短暂性的报警，所以利用了三极管和电容，接法如图，当倒计时过程中，第12号管脚一直处于低电平，当倒计时到“0”后，瞬间转变为高电平，期间，电流经三极管放大，对电
容充电，当转变的瞬间，三极管反偏截止，电容反过来放电，由于电容较小，放电时间短，所以实现了该功能。
④元器件选择及清单:
整个电路的电子器件有：555 定时器，74LS190，74LS148，74LS373，74LS08，74LS04、74LS32 以
S开关重新置“清
R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得
③报警电路设计
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及若干电容和电阻。详细介绍一下这两个电路中所用到的重要器件（555定时器和74LS373）:
1. 555定时器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器成本低，性能可靠，只需要
外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它
也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路框
图和外引脚排列图分别如下图2:
图2 555定时器的内部电路框图和外引脚排列图
它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3
555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反相输入端的电压为2VCC /3, A2的
同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR的电压小于VCC /3，则比较器A2的输出为1,可使RS 触发器置1,使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3 ,同时TR端的电压大于VCC /3，则A1的输出为1, A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
2.74LS373
74373八D锁存器为三态输出的8 D透明锁存器，373的输出端O0-O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0-O7
呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但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，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器
的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。
373引出端符号：
D0?D7-----数据输入端OE-----三态允许控制端
LE-----锁存允许端O0-O7-----输出端
(TH) \
|2
%
(77?) j %，
G、
「8
1*
图 3 74LS373外部管腿图、真值表、逻辑图
真值表中：L ――低电平；H ――高电平；X ――不定态；Q0――建立稳态前Q 的电平；G —- 与8031ALE 连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中 0E ――使能端，接地。当 G= “ 1”时, 输出端1Q — 8Q 与输入端1D — 8D 相同；当G 为下降沿时，将输入数据锁存。
元件型号
数量
备注
S1-S7 8 弹片开关 R1-R8 8 电阻1K 74LS373 1 锁存器 74LS148 1 优先编码器 4511 2 译码器（带驱动） 74LS04 1 反向器 74LS08 1 与门
7SEG-DIGITAL 2 七段数码显示管 74LS32 1 或门 74LS190 1 计数器 555 1 多谐触发器 SW-SPDT 1 单刀双置开关 R11-R24 14 电阻330欧姆 R9 1 电阻68K R10 1 电阻14K R25 1 电阻330欧姆 C1 1 电容10卩 C2 1 电容0.1卩 C3
1 电容100卩 NPN
1
三极管
□n
LE 0E O n
H H L H L H L L X
L L 闵
X
X
H
输入端，
74LS373
LS373 申TCH 訥 ABLE
LED-RED
1
发光二极管
3、画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。
图4-6智能竞赛抢答器电路图
电路选用优先编码器74LS148、锁存器74LS373、4511译码器和一个七段数码管显示组成抢答显示电路；定时显示主要由555定时器秒脉冲产生电路、减计数器74LS190减法计数电路、4511译码器和一个七
段数码管即相关电路组成；由三极管、电容、发光二极管以及74LS190第12号管脚的特殊性质构成的报警
电路。接通电源后，主持人将开关拨到”清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设
定时间即为9;主持人将开关置开始”状态，宣布”开始”，抢答器工作。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、报警提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示0。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。
设计原理框图所示，锁存器输入信号均为同一电平时，控制电路输出控制信号使锁存器打开，这时锁存器输入端的电平送往相应的输出端，当有一输入端电平发生跳变时，其对应输出端电平也随着变，此变化的输出电平送入控制电路，控制电路产生使锁存器锁存的控制信号，锁存器一旦进入锁存工作状态，无论哪个输入端电平发生变化，各输出端电平均保持不变，与其它输出端电平不同的那个输出端的电平经编码器编码后送入数码显示译码器，控制驱动器驱动七段数码管进行数码显示。
五、仿真情况，分析是否满足要求
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初始状态
此图是清零状态，且主持人未按
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抢答
3号选手在第倒计时到第七秒的时候抢答，D1即发光二极管在抢答的瞬间有短暂性的报警，其他选手抢
答依然顺利完成！注：只是由于时间较短，所以此图无法显示发光二极管的发光效果。满足要求，仿真成功!
此图是无人抢答的仿真图，倒计时期间由于没有选手抢答，本轮抢答无效，倒计时显示“0”发光二极
管短暂性报警，如图所示。满足要求，仿真成功！
六、收获、体会和建议。
经过一个星期的设计，终于完成电路图，并且满足所有要求，接下来要做的就是焊接和调试，针对这次焊接，感慨颇多。因为之前的两个星期，我们专业做的电子技术工艺实习，也是要求我们焊接，并且是以焊接为主的实习，在此基础上，我们这次焊接，走了很少的弯路，很自然的进行，焊接的许多技术，都基本掌握，通过这次课程设计的焊接，更是让我们的焊接知识牢固了。
A、焊接步骤：1、准备焊接：准备焊锡丝和烙铁。
2、加热焊件：烙铁接触焊接点，使焊件均匀受热。
3、熔化焊料：当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝至于焊点，焊料开始熔化并湿润焊点。
4、移开焊锡：当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。
5、移开烙铁：当焊锡完全湿润焊点后移开烙铁。
要点：1、焊件表面处理：手工烙铁焊接中遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质。手工操作中常用机械刮磨和酒精［文章来日中国报告网卜丙酮来擦洗等简单易行的方法。
2、预焊：将要锡焊的元件引线的焊接部位预先用焊锡湿润，是不可缺少的操作。
3、不要用过量的焊剂：合适的焊接剂应该是松香水仅能浸湿的将要形成的焊点，不要让松香水透过印刷版流到元件面或
插孔里。使用松香焊锡时不需要再涂焊剂。
4、保持烙铁头清洁：烙铁头表面氧化的一层黑色杂质形成隔热层，使烙铁头失去加热作用。要随时再烙铁架上蹭去杂质，
或者用一块湿布或使海绵随时擦烙铁头。
5、焊锡量要合适。
6、焊件要固定。
7、烙铁撤离有讲究：撤烙铁头时轻轻旋转一下，可保持焊点适量的焊料。体会：
1、掌握好加热时间，在保证焊料湿润焊件的前提下时间越短越好。
2、保持合适的温度，保持熔铁头在合理的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊料温度高50 摄氏度
为宜。
3、用烙铁头对焊点施力是有害的。用手工焊的方法完成了元器件以及元器件的底座的焊接，导线的焊接等，掌握了手工
焊的基本操作方法。
调试：焊接完成后，接下来进行调试，第一次调试，倒计时电路显示，但不能正确，其中“ 5”、“4”显示倒置，
即9、8、7、6、4、5、3、2、1，初步分析是线路出现故障，可能出现错接，详细检查了线路，没有发现类似错误，进而检查了数码管的接线正常，第三检查是否虚焊，完成了这些检查之后，在此进行调试，仍然不正常，暂时未得到正确的结果；其次是抢答电路不能实现，按下开关，不显示，检查了一切线路没有错了情况下，进而检查是否虚焊，这两项仔细检查完毕之后，第二次进行调试，抢答电路正常；第三，发光二极管显示不正常，始终亮着，所以仍需改进，第一和第三个故障第一天未得到解决，回到宿舍继续研究这个问题，修改了一下二极管的接法。到第二天，第三次调试，发光二极管发光正常，但是电路板竟然连昨天的功能都无法实现，只能进行抢答、倒计时，但是倒计时只显示“9”然后倒计时到“ 0”中间的数字均不能显示，然
后二极管发光正常。之后一直在寻找原因，可是始终没有找到，一直到老师宣布本次课程设计结束，所以，最终无法实现所有功能。实在是一大遗憾啊！
心得体会：经过两个星期的共同努力，我们终于完成了电子技术课程设计。虽然时间不长，但是在这个过程中我得到了很多东西。因为以前没有做过这一方面的课设，所以，一开始看到这个题目的时候感觉有点不知所措，不知道要从什么地方开始做。
在设计之前，参考了许多相关的资料。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。但着手设计
时，又出现了许多未预料到的问题，例如元件的选择：在选择编码器时，是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型，选择哪个作编码器。经过查找，选择了74LS190，因
为想用数字的形式显示抢答者的编号，所以选择了数码显示管，但数码显示管不能直接，数码显示管需要由TTL 或CMOS 集成电路驱动，所以在TTL 还是CMOS 集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了数显译码器，用它将输出的二进制代码译成相对应的高、低信号，用其作为数码显示管的驱动信号，数码显示管显示出相对应的选手编号。在报警电路中，根据设计需要选择了555 定时器。
在一些设计原理上也遇到了许多新问题。发现当电源接通后，倒计时电路始终工作，当到“0”时不停
止，仍然继续进行倒计时，经同学以及老师的指证，发现原因，并及时的改正，但是在之后的运行中，又出现了发光二极管不是短暂性的报警时，成为了瓶颈状态，一直没有突破，始终没有弄清楚短暂报警的原理，后静下来想，既然要短暂性，那么就是说，通电后立刻断电，跟着这条思路下去，又回忆起以前老师曾讲过，电容的充放电特性和电感的电磁感应，但是因为我们电路使用的是直流，所以排除了电感，只能选择电容进行试验，但是因为不知道如何接入已经做好的电路中，所以还是失败而告终，后经指导老师的细心的指导，终于解决了这个让我们苦思的问题。终于我们的电路完全实现了所有要求，并且调试成功。
通过这次智能竞赛抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学
到了很多东西。两周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出
现问题比较多，在555元件和74LS190元件的
连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次课程设计过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的烦琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，那时心中就有点灰心，有时还特别想放弃，此时更需要静下心来，更仔细的查找原因。
在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。我们培养出了
无与伦比的默契和深厚的友谊。通过本次实验，最大的收获就是把书本与实践结合在一起，提高动手能力了。学到了很多东西，懂得了团队合作的真正意义，对我以后的学习和工作帮助很大。总之，这次实验过程中我受益匪浅，我和我的搭档实现了课题所要求的结果。培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。更让我体会到实现电路功能喜悦。
特别感谢指导老师覃启锦老师对我们的指导和建议，使得我们在这次课程设计中获益匪浅，老师独特的
视角以及丰富的学识，给了我们很大的启发，让我们的电路图趋近完美，在实现全部功能的基础上，给我们的建议，使得我们的电路图越发的简单，为后来的焊接，提供了不少方便啊！大大降低了成本，使我们明白了一个道理，我们以后不光是设计电路而设计，
而是要考虑很多因素，以后在工厂里更要为成本考虑，一个元器件并不贵，而大量生产的话，就很贵了！这使得我们更加积极的思考电路的简化性，学到了课本所学不到的知识，再次感谢老师的支持和帮助！
七、列出参考文献。
数字电子技术基础一一杨志忠一一高等教育出版社电子技术及实训——成叶琴、王海群——机械工业出版社芯片图大全一一覃启锦
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《数字电路》课程设计报告 设计题目智力竞赛抢答器逻辑电路设计指导教师戚桂美职称讲师 姓名*** 学号2009******* 日期2011/7/12
智力竞赛抢答器逻辑电路设计 计算机与信息工程学院 2009级 2009******* 指导教师戚桂美讲师 摘要设计一个可以容纳4名选手或4个代表队比赛的抢答器。设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。 关键字抢答器电路图 74LS74 1引言 智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们增加些科学知识和生活常识。 在进行智力竞赛抢答时，各参赛者考虑好后都想抢先答题。如果没有合适的设备，有时难以分清它们的先后，是主持人感到为难。为了使比赛能顺利进行，需要有一个能判断抢答先后的设备，来做一个公正的裁判员。称之为智力竞赛抢答器。 2设计任务及主要技术指标和要求 2.1 主要的设计指标和要求 主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用；在主持人宣布抢答开始后，可以进行抢答。它的任务是从若干名参与者中确定出最先的抢答者，立即将其编号锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用声和光提示。此外，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选选手的编号一直保存到主持人将系统清零为止。为此我们小组决定就这次机会设计一个低成本但又能满足需要的四路智力竞赛抢答器。
2.2 设计任务和要求 (1) 设计一个可以容纳4名选手或4个代表队比赛的抢答器。 (2)设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 (3) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。 3工作原理 接通电源后： 主持人的开关拨到“清除”状态，此时抢答器处于禁止状态，编号显示器处于“0”；主持人将开关设置为“开始”状态，并宣布“开始抢答”，此时抢答器开始工作。 当参加智力竞赛的选手摁下手中的抢答器时，蜂鸣器和LED数码管会用声和光提示，并显示该小组的编号。 只有最先抢答者的编号才能被锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用声和光提示。 由以上两个条件可以想到： 用D触发器来实现，D触发器是一个输出跟输入一样的触发器。 将主持人的开关和D触发器的清零端相连。 D触发器是一个在CP脉冲上升沿时反转的触发器。所以只要有一个抢答器输出为1时，就让所有抢答器的脉冲没有上升沿，这样就轻而易举的让其他小组的抢答无效了。 蜂鸣器和LED数码管的提示延续到主持人清零为止，不能在变。 当一轮抢答结束后，主持人将其清零，准备下一轮抢答。
黄冈师范学院 本科生毕业论文 题目: 多路智力竞赛抢答器的设计专业班级：电子信息科学与技术2011级03班学号：201122340321 学生姓名：叶林飞 指导教师：刘珊 论文完成日期: 2015 年 5 月
郑重声明 本人的毕业论文是在指导老师刘珊的指导下独立撰写并完成的。毕业论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，如果有此现象发生，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任；并可通过网络接受公众的查询。特此郑重声明。 毕业论文作者(签名)： 年月日
目录 1 绪论 (3) 1.1研究目的与意义 (3) 1.2研究内容 (3) 2电路原理设计 (4) 2.1 八路抢答电路设计 (6) 2.2定时电路设计 (9) 2.3声响电路的设计 (14) 3 Multisim仿真与制作 (16) 3.1抢答仿真 (16) 3.2定时抢答仿真 (18) 3.3超时抢答仿真 (19) 3.4仿真结果分析 (20) 结束语 (21) 附录 (22) 附录一：元件清单 (22) 附录二：总电路图 (23) 参考文献 (24) 致谢 (25)
基于数字电路多路智能竞赛抢答器原理与设计专业:电子信息科学与技术班级：电科1103 姓名：叶林飞指导老师：刘珊 摘要 随着社会的不断发展，对人才的要求更加急迫，而在高校同学们学科学、学技术、学知识的手段多种多样，知识竞赛之类的活动愈加频繁，而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题进行抢答。如果要是让抢答者用举手等方法，会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这就必然离不开抢答器。作为一种电子产品，在市场上很多，但价格昂贵，还不能根据具体情况修改一些参数，如答题时间设置，选手的增加等问题不好解决。为此根据实际需要设计了简易的数字抢答器，这样不仅节约成本，这样也能满足具体实际需要[1]。 本文介绍了一种同时供八位选手比赛的抢答器，本设计的数字抢答器由优先编码电路、锁存器、译码电路、显示电路、定时电路及用控制电路组成,能实现8位选手抢答,满足了学校同学们知识竞赛的要求。 关键词: 数字电路; 抢答电路；倒计时电路；报警电路；秒脉冲产生电路
数电实验报告 姓名：侯婉思 专业：通信工程 班级：1111 学号： 指导老师：田丽娜 四人竞赛抢答器实验报告 一．前言 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的高分辨率的4路抢答器。该抢答器为全数字集成电路设计，具有分组数多、分辨率高等优点。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有优先能力,定时及复位功能。主持人通过控制开关使抢答器达到复位的功能。 二．实验目的 1. 学习并掌握抢答器的工作原理及其设计方法 2. 熟悉各个芯片的功能及其各个管脚的接法。 3. 灵活运用学过的知识并将其加以巩固，发散思维，提高学生的动手能力和思维的缜密。 三．设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器。选手抢答时，数码显示选手组号。 2.设计要求： 抢答器的基本功能： 1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管清零）。 3.抢答器具有数据锁存和显示的功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，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。
4人智力竞赛抢答器设计 (2009-12-13 15:42:40) 转载 标签： 分类：数字电路 智力竞赛 锁存器 倒计时 选手 计数器 it 课题4人智力竞赛抢答器 一、设计内容及要求 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，具体要求如下： 1、4名选手编号为；1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 2、给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（编号显示、数码管熄灭）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，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，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。 4、抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，此时扬声器发出0.5秒音响，同时定时器停止倒计时，显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
5、如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。 二、系统原理框图 三、工作原理 电路由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路，倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上，同时产生相应的音响效果。 主持人按开始键时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。 四、单元电路设计参数计算及元器件选择 1. 编码电路 编码器的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，送给7段显示译码器。其真值表为：
一、设计内容： 为了保证抢答竞赛的公正性、准确性、提高竞赛得分的透明性并能产生激烈的竞赛气氛，要求由电子电路实现一个多人参赛,具备限时开始抢答, 限时结束抢答, 抢答结束后有声、光指示并能加/减计分的“竞赛抢答器”。 二、主要要求及指标： 1. 设一个主持人按键, 供主持人宣布抢答开始. 抢答开始后, 四个抢答 按键才有效, 同时启动限时定时器。 2. 设四个抢答按键供四人抢答使用，第一个抢答键按下后要锁住抢答器， 并用声、光指示，要显示是几号按键抢到。后按的抢答键不起作用。 3. 安排倒计数定时器。开始后若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止 抢答。倒计数定时器的时间可以随意预置。倒计数计数脉冲要准确。 4．设两个计分按键，加/减由主持人控制。 5．每组安排一个三位加/减可逆计数器实现计分，从预置的１００分开始，答对者加１０分，答错则扣１０分。 三、设计思路及电路工作原理： 设计思路及原理 根据要求可以将电路分为三大部分，控制抢答结果的抢答电路；负责倒计时的倒计时电路；完成分数加减的计分电路。其中抢答电路最为重要，倒计时电路与计分电路都由抢答电路控制，倒计时电路与计分电路有很多相似的地方所用的芯片应该相似，关键在于如何将三个电路联系在一起。 抢答电路要实现的功能是在主持人开关控制下能够让四个选手抢答，并且在第一个人抢答之后其他人不能抢答。这就要求电路能够进行优先编码并且能够锁存优先编码。编码器使用74LS148能够实现四位的抢答，要实现锁存只需要将该芯片的使能端EI变成高电平。能够让主持人控制编码器可以通过基本RS触发器或者与非门实现，但是后者显然逻辑会比较复杂所以放弃。 倒计时电路，可以通过秒脉冲触发计数器的使其实现倒计时，同时要在有选手抢答后停止倒计时，就需要计数器有一个类似使能端的端口。使用74LS192芯片可以将秒脉冲接入DOWN端UP端接高电平能够实现单一的倒计时。需要倒计时停止的时候，可以给CLR端输入高电平，此时计时器清零。同时也可以使用
电子技术 课程设计 成绩评定表 设计课题：智力竞赛抢答器 学院名称：电气工程学院 专业班级：电气1503 学生：段帅朋 学号： 201523010310 指导教师： 设计地点：31-220 设计时间： 2017.6.26-2017.7.2
电子技术课程设计任务书
目录 1.绪论 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2 设计要求 (3) 2.方案设计 (3) 2.1系统工作流程图 (3) 2.2 元器件清单 (4) 2.3主要元器件选择与分析 (5) 2.3.1 轻触开关 (5) 2.3.2 74LS192计数芯片 (5) 2.3.3共阴极数码管以及其驱动芯片74LS48 (6) 2.3.4 74LS175四路D触发器 (7) 2.3.5 555定时器 (8) 2.3.6 集成门电路 (8) 2.3.7 无源蜂鸣器 (8) 3.原理分析 (9) 3.1 抢答必答模式选择及其指示电路 (9) 3.2 抢答电路 (9) 3.3 脉冲产生电路 (10) 3.4单稳态定时电路 (11) 3.5 定时电路 (12) 3.6 音响电路 (13) 3.7整机电路分析 (13) 3.8加减分数电路 (14) 4.设计总结 (15)
1.绪论 1.1设计目的 1、注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要容、步骤和方法。 2、巩固加深对电子技术基础知识的理解，培养学生发现问题、独立分析问题、解决问题，提高综合运用所学知识的能力。 3、通过查找资料、选方案、设计电路、写报告等环节的训练，熟悉设计的过程、步骤。为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。 4、了解电子线路设计的工程，学会书写设计说明书。 5、培养学生严肃、认真的科学态度和工作作风。 6、在课余实践，有效地激发学生对电子设计的兴趣，丰富课外生活。 7、培养学生自主学习能力，扩展知识面。 8、提高动手能力的同时对常用的集成芯片有一定的了解，在电路设计方面有感性的认识。 9、另外还要掌握电路原理和分析电路设计流程，每个电路的设计都要有完整的设计流程。这样才能在分析电路有良好的思路，便于找出错的原因。 1.2 设计要求 用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路，具体要求如下： 1. 抢答组数为4组，输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。 2. 判别选组电路。能迅速、准确地判处抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用，并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。 3. 计数、显示电路。每组有三位十进制计分显示电路，能进行加/减计分。 4. 定时及音响。必答时，启动定时灯亮，以示开始，当时间到要发出单音调“嘟”声，并熄灭指示灯。抢答时，当抢答开始后，指示灯应闪亮。当有某组抢答时，指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出音响。也可以驱动组别数字显示（用数码管显示）。 2.方案设计 2.1系统工作流程图 系统流程图如2.1所示，控制电路是核心组成部分，它控制抢答电路、音响电路、指示灯电路以及定时电路。主要由门电路与门、与非门、或门等实现控制逻辑。主持人和参赛选手都是通过按钮输入控制信号到控制电路，通过控制电路的逻辑实现对各个模块的控制。1K脉冲主要用于触发器时钟，秒脉冲主要用于计时器。
智力竞赛抢答器设计
项目任务书题目：智力竞赛抢答装置的设计与调试 系部电子信息工程学院 学科门类工学 专业光电信息工程 2014年12月15日
智力竞赛抢答装置的设计与调试 摘要 随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。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。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低，减少兴致。做为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏, 再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展,因此设计了本抢答器。 数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。 关键词：抢答电路定时电路报警电路时序控制
目录 一引 言 (1) 1.1课题来源及意义 (2) 1.2 研究现状及趋 势 (3) 二系统设计 (4) 2.1概述 (5) （阐述抢答器的系统原理，包括综述，组成框图及各部分介绍） 2.2方案比较 (6) （总结各个方案的优缺点，比较几种方案） 2.3 方案确定 (7) （通过上节内容中的几种方案的比较，得出最优方案，并详细介绍）三电路设计与调试 (8) （包括单元电路设计，参数计算，元器件选型，最终得出总电路图，并阐述调试方法与过程）
四总结与展 望 (9) （总结你的设计方案的优缺点，并提出改进方案） 4.1总结 (10) 4.2展 望 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) （附系统总体电路图，用正规软件绘制）
数字电路课程设计智力竞赛抢答器设计报告
目录 一、设计题目 (1) 二、设计要求与设计说明 (1) 三、课题分析与设计说明 (2) 四、设计思路及原理 (2) 五、单元设计及实现 (3) 1、抢答信号产生电路 (3) 2、编码电路 (3) 3、锁存电路 (4) 4、译码电路 (5) 5、延时电路 (6) 6、振荡电路 (7) 六、总体设计及实现 (9) 七、调试仿真 (10) 八、零件表 (12) 九、设计总结 (13) 十、参考资料 (13)
一、设计题目 智力竞赛抢答器 二、设计要求与设计说明 1、最多可以容纳5名选手或5个代表队参加比赛，他们的编号分别为1、 2、 3、 4、5，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一一对应，此外，还有一个按钮给主持人用来清零，这些按钮（共六个）均采用自制的触摸按钮。 2、抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的数据用LED数码管显示出来。主持人将抢答器清零后，若有参赛者的手指触及抢答器触摸按钮，数码管立即显示出最先动作的选手的编号，同时蜂鸣器发出间歇式声响，声音持续时间约一秒钟。 3、抢答器对参赛选手动作的先后有很强的分辨能力。即使他们动作的先后只相差几毫秒，抢答器也能分辨出来。也就是说，数码管不显示后动作选手的编号，只显示先动作选手的编号并保持到主持人清零为止。 4、在各抢答按钮为常态时，主持人可用清零按钮将数码管变为零态，直至有人使用抢答按钮为止。 5、画出总体电路图并列出元器件清单。
三、课题分析与设计说明 智力竞赛抢答器的抢答部分由抢答信号产生电路、编码电路组成，锁存和显示最先动手选手编号的功能由锁存电路、译码电路组成，延时电路在按钮按下后提供一个约一秒的电平信号，经振荡电路振荡送至蜂鸣器，使蜂鸣器产生约一秒的提示音。主持人清零功能由信号产生电路和锁存电路共同实现。 四、设计思路及原理 模块化电路：方便电路安装和调试。 将电路分为抢答信号产生电路、编码电路、锁存电路、译码电路、延时电路、振荡电路。 抢答信号产生电路是一组自恢复按钮，提供用以编码的电平信号，编码电路实现将按钮编号编码为二进制数，锁存电路实现对编码的二进制数的锁存，以及将二进制数输入译码电路，译码电路实现将二进制数译码并显示在数码管上，延时电路在按钮按下后产生一个约一秒的电平信号，触发振荡电路，振荡电路起振，蜂鸣器产生约一秒的间断提示音。
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：四人智力竞赛抢答器 课程：数字电子技术基础 专业：电气工程及其自动化 班级：电气0901 学号：091302111 姓名：冯承超 指导教师：年漪蓓蒋步军 完成日期： 2011年6月24日
总目录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告 第三部分：设计图纸
第一部分 任 务 书
《数字电子技术基础》课程设计任务书 一、课程设计的目的 1、使学生进一步掌握数字电子技术的理论知识，培养学生工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2、使学生基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计实验能力； 3、熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 二、课程设计的要求 1、设计时要综合考虑实用、经济并满足性能指标要求； 2、必须独立完成设计课题； 3、合理选用元器件； 4、按时完成设计任务并提交设计报告。 三、课程设计进度安排 1、方案设计；(半天) 2、电路设计：(一天) 3、装配图设计：(半天) 4、电路制作：(两天) 5、总结鉴定：(一天) 四、设计要求 1用中小型规模集成电路设计出所要求的电路； 2、在实验箱上安装、调试出所设计的电路。 3、部分课题要求用可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）设计实现； 4、在EDA编程实验系统上完成硬件系统的功能仿真。 5、写出设计、调试、总结报告。 五、使用仪器设备 1、稳压电源(±5V，±15V)； 2、实验电路箱； 3、低频信号发生器； 4、示波器。 六、设计总结报告主要内容 1、任务及要求； 2、方案特点； 3、各组成部分及工作原理(应结合框图写)； 4、单元电路设计与调试； 5、总逻辑图； 6、总装配图。
数字式竞赛抢答器设 计报告 1、设计任务与要求 （1）设计一个可容纳7组参赛的数字式抢答器，每组设一个按钮，供抢答使用。 （2）抢答器具有第一信号鉴别和锁存功能，使除第一抢答者外的按钮不起作用。 （3）设置一个主持人“复位”按钮。 （4）主持人复位后，开始抢答，第一信号鉴别锁存电路得到信号后，由指示灯显示抢答组的编号，同时扬声器发出2~3秒的音响。 选做扩展功能： （5）设置一个计分电路，每组开始预制100分，由主持人计分，答对一次加10分，答错一次减10分。 2、设计原理
定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分构成，主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成各选手的得分显示功能。 定时抢答器的工作过程是：接通电源时，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；抢答开始时，主持人将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，这时，抢答器完成以下工作：（1）优先编码器电路立即分辨出抢答者编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；（2）扬声器发出短暂声响，提醒主持人注意；（3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；（4）当选手将问题回答完毕，主持人操作计分开关，计分电路采用十进制加/减计数器、数码管显示。本轮抢答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。 单元电路设计： （1）抢答电路 抢答电路包括抢答按钮、优先编码电路、锁存器、译码显示电路。抢答电路的功能有两个：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。
抢答器是竞赛问答中的一种常用的必备装置，从原理上讲，它也是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序逻辑电路。 一、设计目的 1. 掌握抢答器的设计方法。 2. 熟悉锁存器的应用。 3. 了解学习触摸开关和发声元件。 二、设计指标 (1) 可供四组抢答，有人抢答时，蜂鸣器发声，同时优先抢答者对应的指示灯亮，而后抢答者对应的指示灯不亮。 (2) 主持人具有将抢答器复原的功能。 (3) 抢答者和主持人的按钮开关采用触摸按钮，蜂鸣器用压电陶瓷蜂鸣器作发声元件。 三、设计提示及参考电路 1．抢答器的基本工作原理 智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路，图10-1所示是抢答器的原理框图，主要由开关阵列电路、触发锁存电路、显示电路几部分构成。 开关阵列电路触发 锁存 电路 显示 电路
图10-1 抢答器组成框图 开关阵列电路是由多路开关组成，竞赛者与开关相对应。 触发锁存电路是当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱。 显示电路即按钮开关按下时对应的指示灯亮。 图10-2是用CMOS四D锁存器和门电路组成的四组抢答器。抢答开始前，抢答者的四个按钮S0~S3路均末按下，锁存器CC4042的输入端D0~D3都为0，主持人通过复位按钮S0使时钟端CL为l，因此锁存器清零，四个发光二极管均不亮：同时G1门输出为0，蜂鸣器不发声。 图10-2 四路抢答器原理图 当有人抢答时，例如按钮S1被按下，锁存器的D1输入端为1，对应的输出端Ql由0变为1，经CC4049反相后驱动对应的发光二极管发光；同时Q1’由1变为0，使G1门输出为1，蜂鸣器因此而发声，表示S1对应的选手优先抢答成功。G1门输出的高电平经过G2门后使CC4042的时钟端CL由1变0（此时主持人的按钮S4已经断开），从而使其由接收状态转为锁存状态，禁止后抢答者的信号存入锁存器，因此即使其他选手再按下所对应的按钮也不起作用。 2.触摸按钮 图10-3是两种自制的触摸按钮的原理图。触摸开关是两块距离约为1mm彼
福州大学电气工程与自动化10级 设计性实验报告 实验目的: 1、掌握电路板焊接技术； 2、学习调试系统电路，提高实验技能； 3、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。 实验所用原件清单： 芯片：74LS175,74LS192,74LS48x2,74LS00,74LS20x2,555,电阻：
R1=1K,R2=10K，电容：C=0.1μF，七段共阴极数码管x2 原理(包括主要公式、电路图)： 如下图所示为四人抢答电路，电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器、74LS192可逆十进制计数器和两个译码显示电路。 抢答前先用RD’清零，Q1~Q4均为0，相应的选手编号数码管显示0；Q1’~Q4’均为1，G1输出0，G2输出1，CP1可经过G3输入到74LS175。同时，倒计时数码管被置为9。抢答开始，RD’置1，倒计时开始。若S1首先按下，则D1和Q1均变为1，相应的选手编号数码管显示1（以此类推）；555芯片的4脚接收到高电平，发生振荡，导致喇叭发出声音；同时，G2输出为0，使得175和192芯片不接收脉冲，175芯片进入自锁状态，此时再按S1~S4无效果，而192芯片也停止计时，倒计时数码管保持抢答时的数字不变。若倒计时到0，S1~S4均未按下，则倒计时停止，倒计时数码管保持0；175芯片进入自锁状态。 利用RD’清零，进入下一次抢答。
心得体会及其他： 1、本次设计性实验令我受益匪浅：在设计的过程中，对于各个芯片管脚功能和四路抢答电路原理的学习让我得到了更多知识；对电路板的元件布局锻炼了我的思维能力；在焊接过程中，我又一次提高了我的焊接技术和排查短路、虚焊的能力；在调试过程中，我懂得了分功能、局部进行故障排查，并取得良好效果。 2、故障排查： （1）、电路板电源与地线短路：可逐个对接电源、地的点进行排查（排查时应把它们和响应的电源或地断开）。 （2）、数码管个别段不能发光：怀疑为数码管管脚之间短路，可用电烙铁肃清两脚之间的间隙。 （3）、抢答功能不能实现：抢答功能局部电路接错或虚焊，可用
数电课程设计八路智力竞赛抢答器设 计
课程设计任务书 题目: 八路智力竞赛抢答器设计 初始条件： ◆教材：《电子线路设计·实验·测试》第三版谢自美主编华中 科技大学出版社 ◆元器件：74LS48三片，72LS192两片，74LS279、74LS148、 74LS00、74LS11、555各一片，数码管三个，发光二极管一个，开 关、电阻、电容若干，面包板，导线若干 ◆仿真：Proteus仿真软件 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） ◆多路智力竞赛抢答器功能要求： 基本功能： 1．设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，她们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢 答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、 S3、S4、S5、S6、S7。 2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）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，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编 号，同时扬声器给出音响提示。另外，要封锁输入电路，禁止其 它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零 为止。 扩展功能： 1．抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间能够由主持人设定。当节目支持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计 时，并在显示器上显示，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续 时间0.5s左右。 2．参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系 统清零为止。 3．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显 示器上显示00. 报告要求： 课程设计的内容要求用A4纸打印，且页数不得少于20页。 时间安排：
吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院 数字电子技术课程设计报告 设计题目：四路竞赛抢答电路 专业班级：信工131班 学生姓名： 学号： 指导老师： 设计时间： 教师评语： 成绩：评阅老师日期
前言 关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非抢答器的设计与制作智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短时间内，使人们增加一些科学知识和生活常识。常广泛。 在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。
目录 前言 (4) 一 . 课程设计目的 (5) 二 . 课程设计题目与内容 (5) 三 . 系统设计方案 (7) 四 . 电路工作原理 (8) 五 . 单元电路设计参数计算及元器件选择 (11) 六 . 完整电路图 (16) 七 .需要的元器件清单： (17) 八 . 总结与体会 (18) 九 . 参考文献 (20)
一、课程设计目的： 数字电子技术课程设计是数字电子技术课程的实践性教学环节，是对学生学习数字电子技术的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成的，训练学生综合运用学过的数字电子技术的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路的能力。 通过数字电路课程设计使学生做到： 1、综合运用电子设计课程中所学到的理论知识，独立完成一个设计课题。 2、通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 3、了解常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则。 4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握电子电路的测试方法。掌握常用电子仪器的使用方法。 5、学会撰写课程设计总结报告。
数字电子技术课程设计 题目: 八路智力竞赛抢答器设计 姓名: 专业: 电子科学与技术 班级: 122班
学号: 指导教师: 20 年月日 安徽科技学院理学院
八路智力竞赛抢答器设计 一、课程设计题目（与实习目的） （一）、题目：八路智力竞赛抢答器设计 （二）、实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 二、任务和要求 实现抢答器的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成抢答器系统。 （1）抢答器设计要求 设计一个抢答器，基本要求： 1. 抢答器可以实现基本抢答；可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们 的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与 选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭 灯）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，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，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。 三、总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。 主体框图如下：
数字电子技术课程设计 题目:八路智力竞赛抢答器设计 姓名: 专业:电子科学与技术 班级: 122班
学号: 指导教师: 20 年月日 安徽科技学院理学院
八路智力竞赛抢答器设计 一、课程设计题目（与实习目的） （一）、题目：八路智力竞赛抢答器设计 （二）、实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 二、任务和要求 实现抢答器的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成抢答器系统。 （1）抢答器设计要求 设计一个抢答器，基本要求： 1. 抢答器可以实现基本抢答；可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们 的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与 选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。 2．给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭 灯）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，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，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。 三、总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。 主体框图如下：
单片机课程设计 实 验 报 告 班级:通信工程13-2班 学号:2013211576 姓名:陈立 指导老师:王琼 2016年6月20日~2016年7月4日
合肥工业大学课程设计任务书
设计课题智力竞赛抢答器 一课题背景 随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。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。目前大多数抢答器均使用单片机及外围接口实现，基于单片机的智力竞赛抢答器系统框图如下图所示。 抢答开关电路分别设定选手抢答键若干个、主持人开始抢答键和复位键，每位选手对应一个抢答指示灯。系统工作后，首先由主持人按下开始键，单片机进入30秒倒计时，选手们开始抢答，如果在30秒内无人抢答，则自动放弃，进入下一题；若有人抢答，则单片机自动检测最先抢答选手信息并做出处理，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，使选手对应的抢答指示灯点亮，LED显示器上同步显示抢答选手的编号，同时扬声器发声提示，表示抢答成功。此后，单片机进入90秒回答问题倒计时，若选手在90秒内回答完问题并回答正确，主持人按加分键，LED显示器上显示选手的得分；若选手回答完问题超时或回答错误，则主持人按减分键，LED显示器上显示选手的得分。主持人按下复位键，系统返回到抢答状态，进行下一轮抢答。 在主持人按下开始抢答键前，有选手提前按下抢答键时，视为抢答犯规，系统红色报警灯点亮，LED显示器显示超前抢答报警信息，同时扬声器发声提示抢答犯规。当有几位选手同时按下抢答键时，由于在时间上必定存在先后，系统将
自动锁存最先按键选手信号。 二课题设计要求 （1）基本要求 本课题硬件部分要求画出系统模块连接图，在实验平台上设计组成智力竞赛抢答器系统，并在其上调试自己设计、编制的程序，直到正确、完善达到要求为止。在软件程序设计方面，要完成以下基本内容：设计编写系统各模块的软件程序并调试通过，画出各程序模块的流程图。实现数据（选手编号）锁存和显示、超前抢答报警、抢答时间和回答问题时间倒记时显示、扬声器发生提示等基本功能。 （2）附加要求 附加要求则是根据学生学习单片机掌握和运用的情况选作，这给同学们开动脑筋发挥自己的创造性思维留出了空间。系统还可以增加以下功能： ①支持人可根据题目难易程度设置抢答限时时间、答题限时时间，而不是采用固定的抢答限时时间和答题限时时间。抢答限时时间和回答问题的时间设定在1~99秒内，通过键盘进行加减。 ②抢答限时倒计时和答题限时倒计时在达到最后5秒时进行声光报警，提示选手抢答剩余时间答题剩余时间。扬声器每秒响一次，红色发光二极管闪烁点亮，频率为0.5Hz。 ③抢答倒计时到达0时，报警，并锁定抢答开关禁止选手抢答。 ④增加计分功能，当答题结束后，根据选手的答题情况给选手进行相应的加减分；查询功能，实现每位选手的分值查询。 本次课题设计完成以上全部基本要求和附加要求，符合单片机课程设计的基本要求，并在此基础上额外实现了按键时响铃提示功能，具体要求实现以及操作见报告后半部分。
课程设计报告
多路智力竞赛抢答器设计 目录 一前言 (1) 1设计内容及要求 (1) 2实验内容及方法 (2) 3工作过程简介 (2) 二、正文 (4) 1系统概述 (4) 2单元电路设计方案和原理说明 (4) 抢答器电路设计 (4) 定时电路设计 (6) 3电路的安装与调试 (8) 4心得与体会 (9) 三、元器件明细表 (10) 四、参考文献 (10)
前言 一、设计内容及要求： 设计内容：本课题要求设计一台可供8名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。 设计要求： 1．基本功能 (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S0 ~ S7表示。 (2)设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。用来控制系统清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 (3)抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后，选手按动按钮，锁存相应的编号，并在编号显示器上显示该编号。同时封锁输入编码电路，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除为止。 2．扩展功能 (1)抢答器具有定时抢答功能。要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间。 (2)参赛选手在设定时间（30秒）内抢答，抢答有效，同时定时器停止倒计时，编号显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。 (3)如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
二、实验内容及方法 1．组装调试抢答器电路。 2．设计可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。 3．完成定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。 三，工作过程简介 定时抢答器的总体框图（如图1.1）所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。
一、设计题目 四人电子抢答器 二、设计功能 1．基本功能 （1）抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮key5~key8表示。 （2）设置一个系统重置和抢答控制开关start（key1），该开关由主持人控制。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，扬声器发出声响提示，并在数码管上显示选手号码。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.扩展功能 （1）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时。 （2）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 （3）在设定的抢答时间内如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效， 3.自主功能 （1）抢答器具有自动计时功能，当有选手抢答答题时间（10秒）自动开始。 （2）报警电路设计：当答题时间和抢答时间将到或结束（还剩3秒时）发出蜂鸣声结束答题。 （3）每个选手有一个记分板，答对题目可以由主持人控制start键给予加分。每加一分响一次。 （4）长按start可以自动准备计时和系统清零，短按开始计时和暂停。 三、原理电路设计：
1、方案 抢答电路：使用74175作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74175立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，使用74148作为编码器，对输入的型号进行编码。输出在共阳数码管显示主持人电路： （1）利用2个74168计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，2个74168被置29，同时将开始倒计时。假如在30秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。 （2）利用4个74160分别控制4位选手的得分，分别显示在4个共阳数码管。每得1分响一下 （3）start键输出后分为两路，一路是进入key模块，一路控制30秒倒计时。其中为了区分重置计时电路和暂停计时电路。根据线路的特点，一个接到T 触发器进行短按控制，一个只接到除颤电路通过100hz的控制进行长按控制。 显示电路和分频电路上课老师讲的很具体明了就不一一详叙。 2、单元电路设计 （1）、锁存器电路的设计 锁存器电路采用以74175为中心的锁存器系统，当4个抢答输入端中出现低电平输入时信号时，锁存器立即锁存，禁止抢答，其原本为4个高电平的输出端也变成3高一低，可以利用一个4输入与非门将其与非，再接一个非门后，可以与74175的时钟信号相与非，使得CLK端的输入信号为底电平，从而阻止其余选手的抢答，从而达到锁存的目的74175的真值表如下： 锁存器的单元电路设计如下：