目录
摘要 (2)
1.设计要求 (3)
1.1初始条件 (3)
1.2具体要求 (3)
2.结构设计 (3)
2.1电路组成 (3)
2.2电路实现方法 (3)
3.方案选择 (4)
3.1方案一 (4)
3.2方案二 (7)
3.3方案比较 (9)
4.硬件设计 (9)
4.1系统框图 (9)
4.2总体电路及其说明 (10)
4.2.1抢答电路 (10)
4.2.2定时电路 (12)
4.2.3总电路 (13)
5.电路调试及评价 (14)
5.1调试记录及结果分析 (14)
5.2成果评价及改进方法 (15)
6.总结 (16)
参考文献 (17)
附录元器件功能介绍 (18)
摘要
随着电子技术的发展，它在各个领域的应用也越来越广泛。人们对它的认识也逐步加深。人们也利用了电子技术以及相关的知识解决了一些实际问题。如：智能抢答器的设计与制作。
抢答器是竞赛问题中一种常用的必备装置，从原理上讲，它是一种典型的数字电路。数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。
主持人按开始按钮示意开始，通过优先编码电路、锁存电路、译码电路将抢答成功的的输入信号在显示器上输出，以上部分组成主体电路。通过定时电路实现计时功能，构成扩展电路。经过连接实物电路、调试电路等工作后数字抢答器成形。在抢答电路中利用一个优先编码器译出最先抢到答题权的选手的编号并经LED显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其他选手再抢答。当选手答题完成后，主持人将系统恢复至零。
关键词：抢答；锁存；显示；计时
智能抢答器的设计与制作
1.设计要求
1.1初始条件
1．可同时供８名选手抢答输入，每人一个开关；
2．稳定显示与输入开关编号相对应的数字0-7；
3．主持人一个开关以控制开始或显示清0
4．当有人抢答时，其对应编号立即显示并锁存，且其他选手被禁止
1.2具体要求
1.抢答器具有定时抢答功能.且一次抢答的时间可由主持人设定。
2.在主持人启动“开始”键之前，选手抢答无效，定时器不工作。
3.当节目主持人启动”开始”键后,要求定时器立即开始减计时,并用显
示器显示。
4.参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消零为止。
6.第一位抢答的选手按键后其他选手不能再答。
5. 如果定时抢答器时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效 ,并自
动封锁输入电路,禁止选手超时后抢答。
2.结构设计
2.1电路组成
八位抢答器电路由抢答电路、显示电路、脉冲信号发生电路、计时电路组成。
2.2电路实现方法
（1）抢答电路的实现：
首先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。
该开关不仅可以控制抢答电路的开闭，并且可将它的输出信号与相应
的门组合后形成控制计时电路的信号。
抢答器供8名选手比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。通过拨动代表0~7号选手的开关SW0到SW7，让每个选手拨动开关后产生相应的信号。不同的开关发出信号通过优先编码器74LS148进行编码，编码后输出信号进行下一步的译码和锁存。
锁存功能可由具有锁存功能的触发器或者门电路来实现。当有选手抢答后，其他选手再按键显示也不会发生变化，计时电路也不受此信号的影响。即实现抢答功能。
（2）显示电路的实现：
对于这样的一个仅需要显示数字的设计，很容易联想到使用七段数码管来实现的数字的显示，而且七段数码管可以显示16种不同的输出，对于这种只需要有不少于八种的输出的设计来说，七段数码管完全可以达到要求。应选择合适的译码器与数码管配合使用，并且这种译码器的选择必须结合数码管是共阴还是共阳的情况而定。
（3）脉冲信号发生电路的实现：
根据本实验的具体要求，锁存器需要有脉冲信号的输入，且计时电路也需要脉冲信号输入，即需要有相应的脉冲发生器。结合所掌握的知识，利用NE555芯片以及一些简单的元器件连接成多谐振荡电路，便可产生连续的脉冲信号。且对于实际不同的脉冲频率的要求，需要设计不同的电阻、电容值。
（4）计时电路的实现：
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（如,30秒）。当主持人启动"开始"键后，计时电路进行减计时。可以利用具有减计时功能的计时器如74LS192或40192等。通过使用减计时器对设定的时间进行自减。则需要给定计时器秒脉冲。同时将计时电路与译码电路结合，可以将所设定的抢答时间和选手抢答的时间显示出来。
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。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，计时停止且系统阻止选手在计时结束后抢答。这两部分的功能由各种门相互配合实现。
3.方案设计与选择
3.1方案一
（1）方案一总电路图1所示
图1.方案一总电路图
（2）方案一功能介绍
方案一抢答器电路的锁存部分使用四输入与门连接两个D触发器的反相输出端，开始抢答后，若有选手抢答，对应的输出为低电平，使与门输出为0，低电平0与时钟信号相与后抑制了时钟脉冲，从而抑制其他选手抢答。实现锁存功能。
译码器使用74LS148，数码管使用七段数码管并使用74LS48驱动。
脉冲信号使用555搭建的多谐振荡器。要注意抢答电路和计时电路所使用的脉冲信号频率是不同的，故要搭建两个多谐振荡电路。频率为1Hz的脉冲信号输向计时电路形成秒时钟，频率远大于1Hz的脉冲信号输向抢答器电路用于触发D 触发器。
计时电路主体部分由两片十进制可逆计数器40192级联组成，采用反馈置数法。在电路在总开关sw8按下前，清零端输入高电平，计时器清零，显示为00；按下总开关后，由原先的清零状态（00）直接置数为30，实现30秒计时。（实际情况下可按照实际要求调整置数端实现任意秒数倒计时。）计时电路的时钟信号实际由三个信号相与提供，分别是秒钟脉冲、总开关sw8、编码器使能输出端Eo。只有当总开关处于关闭状态，且编码器使能输出端输出0（即无人抢答）时，秒钟脉冲才有效，计时器才能正常工作。以此实现主持人按下开关后开始计时，有人抢答后计数停止的功能。
（3）方案一使用元件清单：
3.2方案二
（1）方案二总电路图：
（2）方案二功能介绍：
方案二的显示电路、脉冲信号电路与方案一是一样的，但计时器电路有区别。
抢答器电路没有通过将D触发器的反相输出信号与时钟信号相与来实现锁存。而是将脉冲信号与编码器的编码输出端GS相与非来控制锁存。只有在无编码输出时（即无人抢答时）时钟信号才不会被抑制，可实现当有人抢答后，其他人再按开关抢答无效。
方案二的计数器直接采用置数模式，置数端load直接由总开关sw8控制，当主持人按下开关时，表示十位的计数器置3，表示个位的计数器置1，这样当计时器开始计数时，会从31的下一位30开始计数，从而实现30秒计时。
和方案一不同的是，方案二计数器的时钟信号由四个信号控制，多了一个由U4A的或非门输出的信号。当计数器数到00时，该信号会变成高电平从而抑制计数器的脉冲，使计数器停止工作。且这个电平信号经过一个非门再与抢答电路的脉冲信号相与，实现抢答器在计时结束后不能继续抢答的功能。
（2）方案二使用元件清单：
3.3方案比较
本次课程设计是基于我们的数字电子技术理论课来进行操作的，我们所设计的抢答器应该具有普遍适用性和经济性。总之，对于本次课程设计的整体电路，我们应该从经济性、实用性和设计意义等方面来进行方案的比较和选择。
首先，从经济性方面来看，本次设计的数字抢答器，主体电路是由功能部件或单元电路组成的。所以在设计这些电路或选择部件时，尽量选择同类型的部件，比如所有的功能部件都选择TTL集成电路或都采用CMOS集成电路，另外整个系统所使用的部件应该尽可能少。
再从功能的角度考虑，方案一由于采取了反馈置数的方式，两个计数器在抢答开始前的输出信号都是0，在总开关按下后由00反馈置数为30开始计时。所以不能在30秒计时结束后即计数器再次输出00时将信号反馈到抢答电路中使抢答电路停止工作。因为这样会与最初的00信号混淆，以至于计时器不能工作也就是说，使用方案一的计数方式就无法实现计数器完整的功能。
而方案二计数器的置数模式很好地解决了这个问题，在开关接低电平清零D触发器时，计数器置数为31，在开关按下的瞬间，计数器由30开始倒计时。方案二的这一改进使抢答器在计时结束后不能继续抢答的功能得以实现。
另外，方案二的抢答电路比方案一的更加简单，减少了两个四输入与门的使用，而且很好地利用了编码器的编码输出端GS，使整个电路更加简单明了。这样也减少了搭建实物时所需的导线数量，也更大程度地利用了与非门芯片上，不至于造成浪费。
综上，从电路原理、电路功能、经济各个角度共同考虑，发现方案二更加实用，功能更加全面，故最终方案选择方案二。
4.硬件设计
4.1系统框图
此方案中，八路抢答开关与锁存器相连，使得输入锁存器的直接是各位选手的高低电平，而非BCD码，然后经过优先编码电路、译码电路后显示在LED数码管上；同时，由主持人控制开关以及其他部分的线路通过门电路实现对抢答电路和定时电路的控制；锁存电路可对计时器电路进行控制（有人抢答后计时停止），计时电路也可以控制抢答电路（30秒计时结束后抢答无效）；另外，本方案由555定时器构成多谐振荡器产生不同频率的脉冲信号来提供锁存器及计时器的CP信号。
4.2总体电路及其说明
4.2.1抢答电路
选手的控制开关为SW-SPDT-MOM，是一个二选一瞬动开关。不抢答时开关始终拨向接地，输入低电平，抢答时开关瞬时拨向高电平，给触发器一个高电平信号，然后又自动跳回低电平端。使用这个开关更符合实际情况，即抢答按键不需要选手手动恢复。主持人的控制开关为SW-SPDT，是一个二选一自锁开关。可以由主持人根据抢答环节自行控制是接低清零电路还是接高开始抢答。
选手控制开关与D触发器的输入端分别相连，主持人控制开关与D触发器的清零端相连。由于D触发器是低电平清零，故开关接高时开始抢答，接低时清零。保证了抢答器只有在主持人发出开始抢答的指令后才能工作的功能。
D触发器的反相输出端与编码器的输入端相连，编码器对选手的输出信号进行编码。当有人抢答时，对应的输出信号输出低电平，而编码器74LS148的输入信号是低电平有效，故会对这个信号进行编码。并由可驱动共阴极数码管的译码器74LS48进行译码，然后由七段数码管输出对应选手的编号。
第一位抢答者抢答后，编码器的编码输出端会输出低电平，与脉冲信号相与后使脉冲信号无效，从而抑制D触发器的触发，起到阻止其他选手继续抢答的作用。
译码器74LS48的使能输入端BI/RBO与编码器74LS148的是能输出端EO 相连。当主持人未按下开关或无人抢答时，EO端输出为低电平，译码器也将不工作，从而实现抢答前数码管不显示任何数字一面混淆的功能。
4.2.2定时电路
计时器芯片使用十进制可逆计数器40192，采用倒计时模式，即时钟信号接入个位计时器的CLKD端，再将各位的退位输出信号TCD与十位的时钟信号端相连接，形成计时器的级联电路，个位每次从0推到9时，会给十位一个脉冲信号，十位也退一。
芯片的置数端由总开关控制，当总开关掷向低电平即主持人清零电路时，计时器置数到31，若有合适的脉冲信号输入，计时器则从30开始倒计时。
计时电路其他的功能，如“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消零为止”和“如果定时抢答器时间已到,却没有选手抢答时,本次抢
答无效 ,并自动封锁输入电路,禁止选手超时后抢答”等，需要将脉冲信号与其他合适的电平信号配合，使用多种门电路来实现。
4.3.3总电路
总电路总体上是将抢答器电路和计时器电路按照一定的逻辑关系连接而成，连接的过程中要特别注意计时电路完整功能的实现。
电路中，两个计时器的输出信号由或门连接在一起，仅当八个输出信号
不同时为零即计时器不处于00的状态时，由或非门输出低电平信号。而与门U10C两端分别连接总开关输出信号和编码器GS端，当且仅当主持人按下开关且无人抢答时，会输出低电平信号。两个信号相或非输出为1，再与秒脉冲信号相与，才能使计时器的脉冲信号成功输入到CP端。也就是说，这样的电路可以保证只有在主持人下令开始抢答后而且无人抢答时，倒计时才会从30开始工作。若有人抢答，倒计时立马停止，若30秒后仍无人抢答，倒计时也停止。
当倒计时到00停止后，或非门U4A的输出信号为1，它经由作为非门使用的与非门输出后为低电平，将会抑制抢答器的脉冲信号，从而实现倒计时结束后抢答无效的功能。
5.电路调试及评价
5.1调试记录及结果分析
（1）具体安装与调试过程如下：
1.万用表检查所有导线是否导电。
2.不接电源，按照设计电路图对应的相应管脚，将高低电平开关、D触发器、优先编码器相连接。
3.按照电路图，将优先编码器74LS148与译码器74LS48相连。
4.按照电路图，将译码器74LS48D与七段半导体LED数码管相连。此时，抢答电路安装完成。
5.进行第一次调试：电源正极和地接入面包板正确位置，用外部脉冲信号检查抢答回路的七段数码管是否能正常显示。若无法正常显示，则对照仿真电路图仔细检查电路的连接情况，并用万用表检查电路中每一处的高低电平情况。
6.不接电源，按照电路图，连接定时器部分。将计时器40192D分别与计时七段译码器74LS48、计时报警电路、优先编码器74LS148相连；再将计时七段译码器与计时显示器相连。最后连接计时电路的置数端。此时，计时电路安装完成。
7. 进行第二次调试：电源正极和地接入面包板正确位置，用外部脉冲信号检查计时回路能否正常工作。若无法正常工作，则对照电路图仔细检查电路的连接情况，修改直至正确为止。
8.不接电源，连接脉冲信号部分。按照电路图，首先将555定时器连接成多
谐振荡器，再按照电路图连接必要的逻辑门，使脉冲输出控制计时电路和抢答电路。此时，电路中的所有部分均连接完成。
9.进行最后一次调试。电源正极和地接入面包板正确位置，用多谐振荡器输出做脉冲信号，对电路进行相应的操作，分别进行“正常抢答”和“超时抢答”。若电路不能工作正常，则用万用表检查电路中相应的高低电平情况，并检查整个电路中导线是否连接完好，各元件是否处于工作状态，直至整个电路正常工作为止。此时，安装和调试过程全部完成。
（2）调试记录
按照以上步骤连接好电路后发现两个问题。
第一是数字显示有问题。编号为0和1的开关抢答后显示正常，但编号为2和3 的开关抢答后分别显示0和1.经检查后发现编码器有导线连接错了。改正后显示正常了。
第二是抢答器的锁存功能不稳定，编号为2的开关的锁存功能较好，不允许反悔也不允许其他选手抢答。但其他编号在每次实验中表现出的效果不同，在某些情况下允许反悔，在某些情况下允许其他的编号继续抢答。计时器电路单独运行时正常工作，但完成全部连接后，也只能在抢答电路正常工作的情况下才能正常工作，实现抢答后停止计时，超时后不允许抢答的功能。
经多次检查，确定芯片、导线、连线均没有问题。最后检查开关时发现是开关出了问题。我们所使用的开关接触不良，导致拨动开关对电路产生了影响，电路不能正常工作。
更换开关后电路正常工作，实现了所有的功能。
5.2成果评价及改进方法
在查线和检验后，电路实现了所设计的所有功能，总的来说这次实验是比较成功的。但是我们仍然不能忽视实验过程中暴露的问题。
首先是我们初稿对电路考虑的太少，以至于搭出来的电路不能实现全部的功能，于是只能根据实物的现象不断修改方案完善方案，最终做出最简单最清晰的电路。考虑到电路的经济性，要尽量少用芯片，尽量使每个芯片的利用率更高。这也是对电路设计者的考验。
然后是电路出现问题后，如何检查出错误也是一项很重要的能力。对着仿真图一个点一个点地查虽然是笨方法，但是很管用，不至于忽略掉细节。
尽量简化电路、连线前确保各器件及各导线的完好性非常重要，往往决定课程设计与制作能否成功。所以在实际操作中，为稳定电路，可以简化该抢答器功能，如可以只做4位抢答器、不加定时抢答功能以及不用多谐振荡器产生脉冲信号而直接用外部脉冲信号。
考虑到实际情况下抢答选手间的时间差往往很小，抢答器的灵敏度也应该设置得比较高。这由调节脉冲信号来实现。可以适当将脉冲频率调得很高，就可以避免因两人几乎同时抢答而引起的不公平现象了。
6.总结
这短暂几天的学习，让我体会到想要创造一个实用的电子设备不仅要经过很长时间的设计还需要不断改造，因为实际与理论有很大的区别。在我们学习的过程中不仅考验了我们对知识的吸收和掌握能力，而且也考验了我们的细心和耐心程度，特别是在仿真过程中对参数的改进和在面包板上完成实物上深有体会。我认为这次实习不仅仅学习了软件知识，还提高了我们的团队协作能力和专业素质。
在有关专业知识方面也有了更多的了解，如：本次设计的电路主要由抢答部分电路，定时部分电路，以及指示灯部分组成。设计主要是用74系列集成芯片来完成的，成本较低，稳定可靠，电路的连接简单，使用方便，功能齐全。虽然这是一种简单的小设计，但却包含了很多我们刚刚所学过的电路知识，特别是数字电子技术的基础知识，具体包含有NE555芯片、触发器、编码器、译码器等相关知识，不仅使我们温习了刚学过的知识，也对我们的整体的布局以及全盘的逻辑思维提出了不少考验。
在连接电路的过程中由于芯片的引脚过多，布线工作不是很方便，而且很容易出错，这些都是有待改进的。我想法是在以后学习了单片机的有关知识后可以根据单片机原理及相关知识，使用可编程逻辑器件来实现智力抢答器的设计，使电路的设计更加简单可靠，性能优越。
经过了一个多星期的查阅资料及理论分析,终于完成了课程设计的仿真、实
物和论文.经过这次课程设计,大大地提高了我的动手能力以及分析问题的能力,从中也学到了很多书面上所没有高清楚的问题.这次课程设计,让我学到了很多有用的知识和能力,这对以后的学习和工作都是非常有益的。
参考文献
[1]伍时和.数字电子技术基础.北京:清华大学出版社,2009
[2]周新民.工程实践与训练教程.武汉:武汉理工大学出版社,2009
[4]康华光.电子技术基础（数字部分.北京:高等教育出版社,2000
[5]辛长平.电工应用电路图说.北京:电子工业出版社,2006
[6]电子线路设计.实验.测试(第三版).武汉:华中科技大学出版社,2005
附录
1.使用元件清单：
2.芯片资料
（1）74LS148优先编码器
编码器的逻辑功能是将输入信号中的一个有效信号变换成相应的一组二进制代码输出,编码器实现“一对多”译码。编码器在同一时刻内只允许对一个信号进行编码，否则输出的代码会发生混乱。普通编码器同时按下两个或更多个按键时，输出将混乱，而在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了队，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个信号进行编码。
74LS148功能表
（二）74LS48D七段译码器
74LS48D是用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点是具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能，可直接驱动LED显示器。
74LS48功能表
数字逻辑课程设计报告 学校：诚毅学院专业：计算机0991 指导老师：刘扬课题：四路抢答器姓名：乔飞学号：2009957007
多路智能竞赛抢答器设计 一、设计内容及要求： 设计内容：本课题要求设计一台可供4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4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3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（选做） (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，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。 (2)参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，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、抢答器的组成框图 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。扩展电路完成定时抢答的功能。 图1所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：
4路抢答器的设计 绪论： 随着经济水平的不断提高，当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，人们在物质文明得到满足的同时更注重精神文明的追求，各种节目不断涌现，提高节目的质量尤为重要。本次设计是针对活动中用到的抢答器而设计的。抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。通过抢答和必答两种答题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，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。 现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价值。 抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示手段指示出第1抢答者[1]。本论文设计宗旨在培养学生综合模拟、数字电路知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，掌握一般电子电路设计方法与设计步骤。促使学生积累实际电子制作经验，准备走向更复杂更实用的应用领域。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 功能简介：参加竞赛者对主持人提出的问题要在短时间内作出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，同时电路将其他抢答按键封锁，使其不起作用。主持人有开时间和复位键，按下开时间后才能开始抢答，否者犯规。抢答前主持人操作开关使抢答有效，显示灯全熄灭。当四人中有人抢答有效时，其对应的显示灯亮，此时其余的开关不起作用，即其对应的显示灯灭。
电工学实验A（下）实验报告 4人竞赛抢答器的设计 学院名称：材料科学与工程 班级：10级4班 姓名：XXX 学号：1810004XX 成绩： 2013 年 1 月 12 日
目录 第一篇实验设计任务介绍 (3) 1.1设计题目 (3) 1.2实验目的 (3) 1.3实验内容 (3) 1.4实验要求 (4) 第二篇设计背景 (5) 第三篇设计原理 (5) 3.1抢答器的主要功能简介 (5) 3.2抢答器工作原理 (7) 3.2.1 74LS175原理介绍 (7) 3.2.2 74LS00原理介绍 (9) 3.2.3．555原理介绍 (11) 第四篇设计电路图介绍 (14) 4.1电路设计图 (14) 4.2．元件清单 (15) 第五篇心得体会 (15)
第一篇实验设计任务介绍 1.1设计题目 数控增益放大器的设计 1.2实验目的 1、掌握面包板搭接电路技术； 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。 1.3实验内容 1、设计任务： 设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器。 2、设计要求： （1）每组设置一个抢答按钮，供抢答者使用； （2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能； （3）在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若有参赛者按抢答开关，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别； （4）同时电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用； （5）要求电路主要选用中规模TTL或CMO S集成电路。 3、设计要点: （1）抢答控制器：竞赛抢答器的核心，当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别。 与此同时，封锁其他参赛者的输入信号，这就要求抢答器的分辨能力高(CP
课题名称：数显抢答器的设计
数字电子课程设计任务书
目录 1绪论 1.1 摘要 (4) 1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4) 1.2 设计任务和要求 (4) 1.3 方案比较 (4) 2系统总体方案及硬件设计 (5) 2.1 系统总体方案 (5) 2.2 硬件设计 (6) 3软件设计 (12) 3.1 单元电路设计 (12) 3.1.1 抢答电路 (12) 3.1.2 定时电路 (14) 3.1.3 报警电路 (15) 3.1.4 时序控制电路 (15) 4课程设计体会 (17) 5参考文献 (18)
摘要 随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。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，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。 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。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，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，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。抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示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。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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。
四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院自动化*班 ****
四路抢答器设计实验报告 一、设计任务： 1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能 力。 2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、 调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行 数字电子电路实验的基本技能。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。
3、抢答器开始时数码管无显示，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。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计。 5、设定的抢答时间，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬 声器报警发出声音，定时器上显示0。 三、元件清单：
四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020
数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:
摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。 关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3)
3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A：系统电路原理图 (13) 附录B：元器件清单 (14)
数字四路抢答器设计方案 一、设计任务 设计并制作一个四路抢答器。 二、设计要求 1.抢答器供4人比赛用，分别有A，B，C，D表示。 2.当按下清零开关时电路复位，这时可以进行下一轮比赛。 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，在LCD数码管上显示， 且蜂呜器发出声音。 注：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。 三、设计方案与总体设计 1.本设计主要由COMS系列数字集成电路CD4511、CD4001、NE555等组成。 2.其工作原理为：接通电源后，将开关拨到”清除”状态，抢答器处于禁止状态,编号显示器不亮；将开关置于“开始”状态，抢答器开始工作。在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、蜂呜发音。当一轮抢答之后，如果再次抢答必须再次操作“清除”和“开始”状态开关抢答器才能工作。 四、单元电路设计 1.开关、编码电路 电路中，R1、R2、R3、R4、用于分压，当任一开关按下时，相应的输出为高电平，否则为低电平。电路直接把每个开关对应的BCD8421码中为“1”的隔着二极管连到对应的线上（只有一个为高电平的可省略二极管）,其中二极管的作用是防止短路。当某个开关按下时,与它相连的输出线将为高电平,其它输出线为低电平,输出既为这个开关的8421码（BCD码）。 2.编码表 （1）这部分电路要求将编码电路送入8421码,译为十进制数（对应各个抢答者的编号）并驱动七段数码显示管显示出答题者的编号。CD4511是一块BCD-十进制译码/驱动器，并带有锁存埠。其引脚排列图如图所示：
CD4511引脚排列图： (2)显示电路如下： 3.控制电路 （1）这部分电路的作用完成三个任务：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；二是使其它选手按键操作无效；三是防止提前按键。（2）控制电路图
一、设计题目 题目：四人智力竞赛抢答器 二、设计任务和要求 1）设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2）设计要求 (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（抢答显示数码管灭灯）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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答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)如果抢答定时已到，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1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。 (6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。 三、原理电路设计： 1、方案比较； 方案一： 抢答电路：使用74ls175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零，74ls175立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效，使用74ls148作为编码器，对输入的型号进行编码，输出4位的BCD码，再将这四位的BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者的编号。 主持人电路：；利用74ls190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74ls190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手编号的数码管清零，并开始倒计时，，并通过74ls48编码器将即时时间进行编码，并送到7段共阴数码管，显示此时的时间。假如在9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。 方案二： 锁存电路采用CD4042来触发，如果用CD4042，则可以用低电平触发，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，CD4042 立即被锁存，同 RC端来将时蜂鸣器鸣叫1s，这时抢答无效。此外当倒计时到0时，利用借位0 锁存器的信号置零。而不是像方案一那样使用max/min端。
华北科技学院 课程设计说明书 班级：电子 B071姓名：郭亚立设计题目：四路智能抢答器 设计时间：2010.1.9至 2010.1.22学号：200703014138 指导教师：杜志伟 评语： 评阅成绩：评阅老师：
华北科技学院课程设计报告 四路抢答器设计报告 目录 一、设计任务和要求： ...................................................................................................................- 3 - 1.1设计任务 ..................................................................................................................................- 3 - 1.2设计要求 ..................................................................................................................................- 3 - 二、设计方案的选择与论证...........................................................................................................- 4 - 2.1方案的选择、论证 ..................................................................................................................- 4 - 2.2设计总方案 ..............................................................................................................................- 4 - 三、电路设计计算与分析.................................................................................................................- 5 - 3.1抢答器控制电路设计 ..............................................................................................................- 5 - 3.1.1优先编码器 74LS148 .....................................................................................................- 7 - 3.1.2锁存器 74LS279 ............................................................................................................- 9 - 3.1.374LS121 单稳态触发器： (10) 3.2定时时间电路的设计 (10) 3.2.1计数器 74LS192 (12) 3.3控制电路和报警电路 (13) 3.3.1振荡电路 (17)
一、设计题目： 四路抢答器设计 二、技术指导和技术要求： 用集成芯片设计并制作简易四路抢答器，具体要求如下： 1.每个参加者控制一个按钮，用按动按钮发出抢答信号； 2.抢答组数分为四组，即序号A、B、C、D，对应数字编码1、2、3、4，优先抢答者按动本组序号开关，该组对应数字编码立即锁存到LED显示器上，同时封锁其他组号，并有蜂鸣器声音提示。此后其他3人再按动按钮对电路不起作用； 3.竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位。 三、选择总体方案，确定电路 1、提出电路的方案 方案（1）： 如图1所示为总体方框图。其工作原理为：通电源后，抢答器处于工作状态，编号显示器灯灭，主持人宣布“开始”，选手开始抢答，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，禁止二次抢答。如果再次抢答必须由主持人操作“复位”开关。 图1 电路原理框图 方案（2）： 下面是用74LS175、74LS00、74LS20得到的4路抢答器的电路，如图2。 这个电路只是通过发光二极管来显示其结果，没有达到按照选手的号码来显示数字，并且其电路抢答没有声音，所要求集成块个数跟方案(1)相当，但实现功能稍逊方案(1)。 2、方案的选择与论证 比较方案（1）和方案（2），发现方案（1）需要元器件数量稍微多一点，但
所需元件都是比较简易，电路不是很复杂，并且所显示的效果比方案(2)要多，达到了实验的要求。而方案(2)不能有效达到设计指标（没有声音、无数字显示），所以选择方案（1）。 图2 方案(2)电路图 四、单元电路推导和电路元器件参数计算 (1)优先锁存、门控电路： CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱 动LED，其引脚图和功能表如图3。 图3 CD4511的引脚图和功能表
电子技术课程设计课题：数电四人抢答器 院系：电气与电子工程学院 专业：电气信息类 班级：电气1201班 姓名：周***** 学号：12******** 武汉轻工大学 2014年6月15日
目录 绪论 (2) 一、设计任务和要求 (2) 1.1 设计任务 (2) 1.2 设计要求 (2) 二、方案设计与论证 (3) 2.1 抢答器的基本工作原理 (3) 2.2 系统框图 (3) 2.3 方案比较 (4) 三、单元电路设计 (4) 3.1 抢答器控制电路 (4) 3.2 编码器电路的设计 (5) 3.3 定时电路 (6) 3.4 复位电 (7) 3.5 报警电路 (8) 3.6 时序控制电路 (9) 3.7 译码器电路和数码管显示电路的设计 (10) 四、总电路工作原理及元器件清单 (10) 4.1 总电路原理图 (10) 4.2 元件清单 (12) 五、硬件电路的调试 (13) 5.1 仿真软件简介 (13) 5.2仿真结果 (14) 六、设计过程中的问题和解决办法 (14) 七、设计成品的优点与不足 (14) 八、结论与心得 (15)
绪论 基于数字电子技术的设计创新和产品创新看起来似乎永无止境，而且它们也的的确确在方方面面日益完善和丰富着我们每个人的日常生活和工作。随着科技的进步和社会的发展，现代电子产品设计越来越注重产品的易使用型，人机界面一定要良好。声音、图象等作为人类交往的最重要手段，也被体现在电子产品设计中。采用一颗语音芯片，让产品开口说话，可以起到强化宣传品牌、指导用户使用、故障紧急提示、娱乐等功能，使产品设计新颖实用、先声夺人、出奇制胜。 一、设计任务和要求 1.1设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 1.2设计要求 (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（抢答显示数码管灭灯）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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时
三人抢答计时器 一、摘要 智力竞赛抢答计时器是一名公正的裁判员，它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。 二、设计要求 1.设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。 2.当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入的信号。 3.电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100秒（显示0～99），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响以示警告。 三、给定条件及元器件 1.要求电路主要选用中规模CMOS集成电路CC 4000 系列。 2.电源电压为5 ~ 10 V 。 3.本设计要求在数字电路实验箱上完成。 四、设计内容 1.电路各部分的组成和工作原理。 2.元件器的选取及其电路图和功能。 3.电路各部分的调试方法。 4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问，其原因及解决的办法。 五、电路组成和工作原理
图（一） 根据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计时系统的组成框如图（一）所示。 它主要由六部分组成； 1、抢答器——是三人抢答计时器的核心。当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二级管亮（或音响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。 2、抢答控制电路——由三个开关组成。三名参赛者各控制一个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平或低电平。 3、清零装置——供比赛开始前裁判员使用。它能保证比赛前触发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。 4、显示声响电路——比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器接受该信号，在封锁其他开关信号的同时，使该路的发光二极管发出亮光和蜂鸣器发出声响，以引起人们的注意。 5、计时显示声响电路——是对抢答者回答问题时间进行控制的电路。若规定回答问题时间小于等于100秒（显示为0—99），那么显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。 6、振荡电路——它应该提供给抢答器，计时系统和声响电路工作的控制脉冲。
课程设计说明书 课程名称：数字电子技术、模拟电子技术 设计题目：四人抢答器 院系：电子信息与电气工程学院 学生姓名：曹光宇 学号：0021 专业班级：电子信息工程2010级1班 指导教师：胡万里 2012年5月25日
课程设计任务书设计题目四人抢答器 学生姓名曹光宇所在院系电子信息与电 气工程学院 专业、年级、班 电子信息工程 2010级1班 设计要求： 1、设计制作一个可容纳四个组参赛的抢答器，每组一个抢答开关； 2、设置一个抢答开始按键，同时设置抢答定时电路，且计时起点与抢答命令同步，计时终点是第一个抢答者的抢答信号到来，超时而无人抢答题目作废； 3、系统具有第一抢答信号鉴别和锁存功能，主持人发布抢答命令后，第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的抢答信号，即其他任何一组的抢答信号都不会使电路响应； 4、系统采用声光指示第一抢答者：用扬声器提示第一抢答者产生；用发光二极管指指示第一抢答者。 学生应完成的工作： 设计一个四人抢答器的电路，并利用Multisim软件进行电路仿真。利用DXP 软件绘制电路原理图，并设计制作电路的PCB板。根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。 参考文献阅读： [1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005. [2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:高等教育出版社，2005. [3]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005. [5]张阳天，韩异凡Protel DX P电路设计[M].北京：高等教育出版社，2005. 工作计划： 5月14号—16号完成原理图的设计；5月17号—28号进行PCB设计；5月21号—23号制作PCB 板；5月24号—25号电路板安装与调试，提交课程设计报告。 任务下达日期： 2012 年 5 月 14 日 任务完成日期： 2012 年 5 月 25 日 指导教师（签名）：学生（签名）：
江汉大学文理学院课程设计报告课程设计题目多路抢答器 部（系）信息技术学部 专业电子信息工程2班 姓名 学号 指导教师路银聚 设计日期2014年 6月10日
目录 一、设计题目 (3) 二、设计目的 (3) 三、主要内容及要求 (3) 四、基本原理及参考框图 (3) 五、设计方案 (4) 六、电路工作原理 (4) 七、仿真调试与分析 (10) 八、结论与心得 (11) 九、参考元件 (12)
一、设计题目 多路抢答器(74161/74160实现) 二、设计目的 在进行智力竞赛时，需要反映及时准确、显示清楚方便的定时抢答电路。通常多组参加竞赛，所以定时抢答设备应该包括一个总控制和多个具有显示及抢答设置的终端。 三、主要内容及要求 （1）设计一个智力竞赛抢答器，可同时提供4名选手参加比赛，按钮的编号为1、2、3、4。 （2）给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零。 （3）抢答器具有数据锁存和显示的功能。主持人将系统复位后，参赛者按抢答开关，当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。 （4）设置计分电路。具有计分功能。每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分 （5）定时功能。系统设置60秒定时时间，当有参赛者抢答成功后，定时器开始减法计数并显示，参赛选手在设定时间内回答成功，由主持人将定时电路复位；如果定时时间到，参赛者尚未回答成功，则发出报警信号，由主持人将定时电路复位。 四、基本原理及参考框图 抢答按钮 优先 编码电路 锁存器译码电路 序号 显示电路 主持人 控制开关 控制电路计时电路报警电路扬声器 计分电路 得分 显示电路 图1 总体方案原理框图
题目 一、设计任务和要求： 1.设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，数码显示选手组号,同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。 2.设计要求 (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（抢答显示数码管灭灯）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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，抢答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)、如果抢答定时已到，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。 (6)、用石英晶体振荡器产生频率为1H z 的脉冲信号，作为定时计 数器的CP 信号。 二、总体方案选择： 电路主要由脉冲产生电路、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音响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图2-4： 三、单元电路设计 1、控制电路 1) CD4511器件简介 CD4511是一块BCD-十进制七段译码/驱动器课本上不曾讲过，它 带有锁存端口，其功能比书上我们学过的74HC4511CMOS 七段显示时序控制电路 数码显示 优先编码器 锁存器译码器 选手 脉冲电路 定时电路 译码器 数码显示 扬声器 主持人
数字逻辑电路课程设计报告 题目名称：4路抢答器 系院： 专业班级： 学生姓名： 完成日期：
摘要 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。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。 关键字：开关阵列电路；触发锁存电路；解锁电路；编码电路；显示电路 一，设计目的 本设计是利用已学过的数电知识，设计的4人抢答器。 （1）重温自己已学过的数电知识； （2）掌握数字集成电路的设计方法和原理； （3）通过完成该设计任务掌握实际问题的逻辑分析，学会对实际问题进行逻辑状态分配、化简； （4）掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真方法。 二，整体设计 （一）设计任务与要求： 1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3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。
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，并在LED 数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。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。 4.参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。 5.如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。 （二） 设计原理与参考电路 抢答器的组成框图 抢答器的一般组成框图如下图所示。它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、解锁电路、编码电路和显示电路等几部分组成。 1、开关阵列电路：该电路由多路开关所组成，每一名竞赛者与一组开关相对应。开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。 开关阵列电路触发锁存电路 编码电路 译码显示电路 解锁 电路
绪言 为了加深对数字电子技术课程理论知识的理解，有效地提高动手能力，独立分析问题、解决问题能力，协调能力和创造性思维能力，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。现设计一个四人智能抢答器，通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。
四人智力竞赛抢答器 一、设计任务与要求 1．设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。由主持人控制，抢答前锁定抢答器，抢答时开启电路；用发光二极管LED显示哪个选手抢到。 2．设计要求 （1）4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮和发光二极管，按钮和发光二极管的编号都与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 （2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。 （3）抢答器具有数据锁存功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 二、电路原理分析 下图为供4人用的智力竞赛抢答装置电路，用以判断抢答优先权。图中F1为4D触发器74LS175，它具有公共置0端和公共CP端；F2为双4输入与非门74LS20；F3是由74LS00组成的多谐振荡器；F4是由74LS74组成的4分频电路。F3，F4组成抢答电路中的CP时钟脉冲源。抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关S5，74LS175的输出Q1~Q4全为0，所有发光二极管LED均熄灭。当主持人宣布“抢答开始”后，首先做出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门F2送出的信号锁住其余3个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。
抢答器 一、设计目的 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 二、设计任务与要求 1 设计任务： 1，四人抢答器，每人一个抢答按钮，并显示抢答者台号。 2，主持人功能：发出抢答指令，系统清零，预置限时时间（30或60秒）。 3，电路具有时间显示功能和限时功能。在限时内，有人抢答，显示电路停止工作。若限时时间到，未有抢答，也停止工作。 4，声响功能：当发出抢答信号或限时时间到，发出持续2～3秒的单音或双音音响以作提示。 2 设计要求： (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（抢答显示数码管灭灯）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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时指示灯提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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（60秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，指示灯亮。参赛选手在设定时间（60秒）内抢答有效，抢答成功，指示灯亮，同时定时器停止倒计时，抢答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)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统指示灯亮，并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答。 三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 1、设计方案 抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定60秒。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，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，指示灯提示。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、指示灯提示。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。 2、系统框图 当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。报警电路给出亮灯提示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，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，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如下图所示：
成绩 课程设计说明书 题目：四人抢答器电路设计 课程名称：数字电子技术 学院：电子信息与电气工程学院 学生姓名：裴雷雨 学号：011X 专业班级：自动化2011级2班 指导教师：李立 2013年6月6日
课程设计任务书 四人抢答器电路设计
摘要：本文介绍设计了一个四人抢答器控制电路，该电路能够实现四人比赛抢答的功能并通过发光二极管和蜂鸣器实现对抢答者的声光报警指示。其中抢答电路用四D触发器74LS175、与非门74LS00和555定时器实现；报警电路用一个上拉电阻、发光二极管、蜂鸣器等实现抢答声光指示器；显示电路用74LS74 D触发器、74LS192计数器、74LS47译码器（驱动器）和七段共阳极数码显示器实现；时钟电路用计数器74LS192、555定时器、74LS47译码器（驱动器）、七段共阳极数码显示器和双D触发器74LS47共同完成十秒倒计时的时钟电路。 关键词：抢答器；声光报警；定时电路；显示电路；时钟电路
目录 1.设计背景 (1) 数字电路系统 (1) 时钟电路的作用及基本构成 (1) Multisim软件和DXP软件 (1) 2.设计方案 (2) 分析任务 (2) 论证方案... (2) 电路分析 (2) 3.方案实施 (3) 设计原理图 (3) 用Multisim电路仿真 (10) 制作PCB (12) 安装与调试 (12) 4.结果与结论 (12) 5.收获与致谢 (13) 6.参考文献 (13) 7.附件 (14) 电路原理图 (14) PCB布线图 (15) 实物图 (16) 元器件清单 (17)
1. 设计背景 数字电路系统 数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。数字逻辑电路是一门研究数字信号的编码、运算、记忆、计数、存储、分配、测量和传输的科学技术。简单地说是用数字信号去实现运算、控制和测量的科学。 时钟电路的作用及基本构成 时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。 Multisim软件和DXP软件 Multisim软件是由加拿大IIT公司推出的大型设计工具软件。它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的数据分析功能，同时还提供了庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪器表，可以满足对一般的数字逻辑电路、模拟电路以及数字-模拟混合电路进行分析和设计的需求。DXP软件是一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需的工具全部整合在一个应用软件中。DXP 包括所有设计所需的工具：原理图和HDL设计输入、电路仿真、信号完整性分析、PCB设计、基于FPGA的嵌入式系统的设计和开发。此次课程设计主要学习应用到Multisim软件的电路图仿真和DXP软件的原理图及PCB的设计，因此熟练掌握两种软件的基本操作很有必要。 设计方案 分析任务 抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒。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，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。选手在定时时间内抢答时，抢