数字电路设计——抢答器

数字电子技术课程设计任务书专业班级姓名学号指导老师年月日学院目录摘要第一章设计技术要求第二章系统的组成框图及工作原理第三章单元电路设计1.1 抢答电路的设计1.2 定时电路的设计1.3 报警电路的设计1.4 时序控制电路的设计第四章整机电路的设计第五章元件清单第六章参考文献第七章设计总结摘要进入21世纪越来越来多的电子产品出现在人们的日常生活中，例如企业、学校和电视台等单位常举办各种智力竞赛, 抢答记分器是必要设备。

主要介绍了数码显示八路抢答器电路的组成、设计及功能，电路采用74系列常用集成电路进行设计。

该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有定时、计时和报警功能。

主持人通过时间预设开关预设供抢答的时间，系统将完成自动倒计时。

若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能，若超过抢答时间则抢答无效。

该抢答器主要运用到了编码器，译码器和锁存器：它采用74LS148来实现抢答器的选号，采用74LS279芯片实现对号码的锁存，采用74LS192实现十进制的减法计数，采用555芯片产生秒脉冲信号来共同实现倒计时功能。

关键词: 抢答器编码译码定时报警第一章设计技术的要求（1）设计8路抢答器，编号与参赛选手一一对应。

（2）具有优先显示抢答序号及时间的功能并禁止其他选手的抢答。

（3）主持人预置抢答时间，控制比赛的开始与结束。

（4）报警电路：主持人按下“开始”键时报警并进入抢答状态；当抢答者发出抢答信号时报警提示；在规定抢答终止时间到时报警。

第二章系统的组成框图及工作原理抢答器的组成框图八路智力抢答器总体框图 制作者 08机设（一）班 陈隆超 200810310127系统的工作原理如图所示电路包括主体电路和扩展电路两部分。

其中主体电路完成基本的抢答功能，即主持人按下控制开关后，当选手按动抢答键时，数码管显示选手编号，同时封锁输入电路，其他选手抢答无效。

一、设计任务与要求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。

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. 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，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5. 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。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

二、预习要求1．复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。

2．设计可预置时间的定时电路。

3．分析与设计时序控制电路。

4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图三、设计原理与参考电路1．数字抢答器总体方框图如图所示为总体方框图。

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?quot;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。

2．单元电路设计(1) 抢答器电路参考电路如图所示。

该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。

数字逻辑课程设计报告——数字抢答器学院名称：电子工程学院学生姓名：张三（23）专业名称：电子信息工程班级：电子1003实习时间：2012年12月10日——2012年12月21日数字式抢答器一．数字式抢答器功能概述在举办各种智力竞赛活动中，常常需要确定随是第一个抢答的人。

数字式抢答器利用电子器件可以准确的解决这一问题。

数字式抢答器允许抢答者在规定的时间范围内进行抢答，可以用数字显示抢先者的序号，并配有相应的灯光指示和声报警功能；对犯规抢答者（指在抢答开始命令下达前抢答者），除用声、光报警外，还应显示出犯规者的序号；若规定抢答时间已过，要告示任何输入的抢答信号均无效，除非重新下达抢答命令。

二．任务和要求（1）要求控制四人抢答，允许抢答时间为10秒。

（2）输入抢答信号是在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢答者的序号，绿灯亮。

在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。

（3）抢答器具有锁存与显示功能。

即选手抢答后，锁存相应的序号，并在数码管上显示。

选手抢答实行优先锁存，谁先抢答数码管就显示谁的序号，此后抢答者均为无效抢答，不显示其序号。

（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。

如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，定时显示器上显示无效字符。

三、实验器材：设备名称数量(个) 设备名称数量(个) 74LS75 1 74LS161 174LS48 2 74LS04 174LS32 1 555 174LS08 1 74LS00 274LS148 1 电阻4个100 Ω1个150KΩ1个4.7KΩ数码管 2 发光二极管绿色1个，红色1个电容 4.7uf /0.1uf各1个导线若干钳子 1 面包板 1万用表 1 工具刀 1四、设计思路：抢答器系统主要设计模块有秒脉冲电路模块，一般由多谐振荡器及分频器组成，多谐振荡器可由555定时器及相关的电容、电阻组成。

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——数字抢答器院系名称：计算机学院学生姓名：专业名称：计算机科学与技术班级：实习时间：2010年12月6日至2010年12月17日一实验目的：熟悉数字电路中的组合逻辑电路，时序逻辑电路设计。

巩固数字电路知识。

二实验要求：设计一个数字式抢答器，具体要求如下：1．要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答信号实在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的组号；亮绿灯。

2．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的组号；亮红灯。

3．在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无用字符（可自行确定）。

三使用元件：1、面包板一块，剥线钳一只，导线若干；2、直流稳压电源一台，万用表一个；3、发光二极管四只，阴极数码管两只；4、电容4.7uF一只，0.1uF一只；5、电容150千欧一只，4.7千欧一只，100欧一只；6、集成电路74LS00,74LS04，74LS48（三个），74LS75,74LS161（两个），74LS148，NE555。

四总体方案设计：本课题所介绍的数字式抢答器,允许抢答者在规定的时间内抢答。

它可以用数码管显示抢答者所在的小组序号,对犯规抢答者,除用灯亮表示警告外,还应显示出犯规者的序号；若抢答时间(50秒)已过,则任何输入信号均无效,且要显示一个无用字符。

综上所述，数字式抢答器应具有以下结构（如图1所示）：图1：整体设计思路图五单元电路的设计：(1)输入控制电路：此电路要求能够区分抢答者是否违规：若输入的抢答信号是在“抢答开始”命令下达之前发出，则该抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢答无效”信号，并配合抢先信号锁定电路使抢答者所在组对应的指示灯亮；若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，则抢答有效。

经过分析，我认为主持人控制可以用控制电源开关来实现，判断抢答信号是否有效可以用抢先信号锁定电路配合基本的与非门和发光二极管来实现。

数电课程设计四人智力竞赛抢答器西华大学课程设计说明书数电课程设计四人智力竞赛抢答器建议：设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，并用光指示；主持人没正式宣布答对已经开始时，答对不起作用。

主持人正式宣布答对已经开始时，按“已经开始”键，答对已经开始，同时启动计时器计时；开拓建议：外加一个计时器，计时器计时采用正计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。

若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。

倒计数定时器的时间精确到秒，最多为两分钟，一旦超出限时，则取消抢答权。

这次设计的智力竞赛抢答器，主要就是由三个部分形成：一个就是由几个d触发器的形成的用作答对的部分，用三个74ls192形成用作计时器-1-西华大学课程设计说明书2.总体方案设计2.1方案说明：以下设计的就是智力抢答器的方案流程图：抢答控制器光提示计时显示秒脉冲计时控制主持人控制图2.1方案流程图抢答器主要就是由f1就是四d触发器74ls175，f2就是双四输出与非门74ls20；f3就是74ls20共同组成的多谐振荡器；f4就是74ls74共同组成的四分频电路。

工作原理：是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答，抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关s，74ls175的输出q1~~q4全为0.所有发光二极管的led均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作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，通过的与非门f2送出信号锁住其-2-西华大学课程设计说明书他三个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。

电路图如下：2.2方案优点，方案的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且是具体到每一位，给人直观的感觉。

该方案简洁、易行，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：74ls175以及开关二极管电阻显得更简单、明了。

3.单元模块设计此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以及各模块的器件组成以及相应的功能。

电子课程设计报告题目：智力竞赛抢答器学生姓名专业学号指导教师日期一、完成课题的工作基础和实验条件【工作基础】LPS305直流稳压电源提供5V固定电压TFG2006V-6MHz信号发生器提供峰峰值1V、频率1Hz的方波【实验条件】各类CMOS器件器件列表如下：【4518】1个【4013】2个【4072】3片【4069】3片二、设计任务和要求【智力竞赛抢答器】电路简介：智力竞赛抢答器是为智力竞赛参赛选手答题时进行抢答而设计的一种优先判决电路。

参赛选手可以分为若干组，抢答时每组选手对主持人提出的问题要在最短的时间内作出判断，并按下抢答键回答问题。

竞赛规则：主持人宣布答题开始时，选手可以选择抢答或放弃，如果选手提前抢答视为犯规。

【设计要求】1、计时功能：主持按下启动键后，秒时钟计时开始。

2、正常抢答：在规定时间40s之内某选手按下抢答键时，显示席位号，表示正常抢答，秒时钟自动停止；3、放弃抢答：主持按下启动键后，秒时钟计时开始，40s还没有选手按下抢答键，表示放弃抢答，秒时钟自动停止；4、提前抢答：主持人未按下启动键时，某选手就按下抢答键，显示对应席位号，并发出响声，表示抢答犯规；5、封锁功能：当第一个选手按下抢答键后，电路将其他各组按键封锁，使其不起作用；6、复位功能：电路具有复位功能。

【主要技术性能指标】1、选手席位数量：4个主持人：1个2、席位指示灯显示：LED数码管，1个正常抢答时显示席位号（1～4），犯规抢答时显示席位号并发出响声提示。

3、抢答时间范围：0s～40s。

4、时间显示方式：LED数码管，两个。

5、复位方式：手动，按钮复位。

注：按钮可由开关代替。

三、电路基本原理该电路设计中共包括三部门主要电路：1、抢答器电路2、计时电路3、报警电路下面分别加以说明：【抢答器电路】主要功能：在规定时间40s之内某选手按下抢答键时，显示席位号，表示正常抢答【计时电路】主要功能：主持按下启动键后，秒时钟计时开始，40秒后停止【报警电路】主要功能：主持人未按下启动键时，某选手就按下抢答键，显示对应席位号，并发出响声，表示抢答犯规四、实验与调试【仿真完成后根据具体实验过程对电路图所作修改】1、连接显示选手席位号的译码器的四输入或门由于所发4072只有三片，器件不够，因而改成非门加与非门2、测试计时器功能时可适当加快信号发生器所提供的信号频率，以加快计时所用时间，方便观测【实验过程中注意事项】1、各部门主要电路分别测试，例如首先连接好计时电路并检测4518性能2、电路连接过程中注意不要带电改电路，切断电源后再插拔线路3、插拔芯片时须小心管脚，勿折断4、注意芯片接地与接电源端，切勿接反五、设计体会通过本次四路抢答器的电路设计，我对电子电路的设计过程有了更清楚的认识。

数字抢答器电路设计一、引言随着科技的发展，数字抢答器在各种竞赛、会议和活动中越来越普及。

设计一个高效、可靠、易用的数字抢答器电路具有重要意义。

本文将详细介绍数字抢答器的电路设计过程，包括需求分析、硬件设计、软件编程和测试等环节。

二、需求分析在设计数字抢答器电路之前，首先要明确需求。

通常，数字抢答器应具备以下功能：实时显示抢答者的编号；具有开始和复位功能；抢答者优先级判断；抢答成功后，相应编号保持显示并锁定其他抢答者；具有计时功能，可设定抢答时间。

三、硬件设计根据需求分析，数字抢答器电路主要包括以下几个部分：抢答按钮：每个抢答者拥有一个按钮，按下按钮表示抢答；显示屏：显示抢答成功者的编号；微控制器：负责处理抢答信号，控制显示屏和计时器；计时器：设定抢答时间，并在时间到达时控制微控制器锁定抢答功能。

四、电路原理图设计电路原理图是数字抢答器电路设计的核心。

在设计过程中，应遵循以下原则：选择合适的微控制器，确保其具备足够的I/O端口和处理速度；根据显示屏的接口类型，设计相应的接口电路；为每个抢答按钮设计一个输入端口，并连接至微控制器的I/O端口；设计计时器电路，确保其精度和稳定性；为电路添加电源滤波和保护电路，以提高抗干扰能力。

五、软件编程在完成硬件设计后，需要对微控制器进行编程。

编程的主要任务包括：初始化微控制器和显示屏；编写抢答信号处理函数，根据抢答信号的先后顺序判断优先级；设计计时器中断处理函数，实现抢答时间的设定和锁定功能；编写显示函数，实时显示抢答成功者的编号。

六、测试与调试完成软件编程后，需要对数字抢答器电路进行测试与调试。

测试的主要内容包括：检查电路板的焊接质量和元件的完整性；使用示波器和逻辑分析仪检查电路的信号质量和时序关系；对微控制器进行仿真测试，确保其程序逻辑正确；在实际环境中进行抢答测试，观察显示屏的显示效果和抢答功能的实现情况。

七、总结与展望通过以上设计过程，我们可以得到一个功能完备、性能可靠的数字抢答器电路。

四人智力竞赛抢答器课程设计报告一、设计题目题目: 四人智力竞赛抢答器二、设计任务和规定1）设计任务设计一台可供4名选手参加比赛智力竞赛抢答器。

用数字显示抢答倒计时间, 由“9”倒计到“0”时, 无人抢答, 蜂鸣器持续响1秒。

选手抢答时, 数码显示选手组号, 同步蜂鸣器响1秒, 倒计时停止。

2）设计规定(1)4名选手编号为: 1, 2, 3, 4。

各有一种抢答按钮, 按钮编号与选手编号相应, 也分别为1, 2, 3, 4。

(2)给主持人设立一种控制按钮, 用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

(3)抢答器具备数据锁存和显示功能。

抢答开始后, 若有选手按动抢答按钮, 该选手编号及时锁存, 并在抢答显示屏上显示该编号, 同步扬声器给出音响提示, 封锁输入编码电路, 禁止其她选手抢答。

抢答选手编号始终保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具备定期（9秒）抢答功能。

当主持人按下开始按钮后, 定期器开始倒计时, 定期显示屏显示倒计时间, 若无人抢答, 倒计时结束时, 扬声器响, 音响持续1秒。

参赛选手在设定期间（9秒）内抢答有效, 抢答成功, 扬声器响, 音响持续1秒, 同步定期器停止倒计时, 抢答显示屏上显示选手编号, 定期显示屏上显示剩余抢答时间, 并保持到主持人将系统清零为止。

(5)如果抢答定期已到, 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, 时间显示屏显示0。

(6)可用石英晶体振荡器或者555定期器产生频率为1Hz脉冲信号, 作为定期计数器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, 运用锁存器输出信号号将时钟脉冲置零, 74ls175及时被锁存, 同步蜂鸣器鸣叫1s, 这时抢答无效, 使用74ls148作为编码器, 对输入型号进行编码, 输出4位BCD码, 再将这四位BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者编号。

数字电路课程设计—四路抢答器数字逻辑课程设计报告——数字抢答器学院名称：通信与信息工程工程学院学生姓名：专业名称：信息工程班级：信息工程实习时间：2012年6月18 日——2012年6月29 日课程设计报告一．课程设计题目：四路数字抢答器二．任务和要求：设计一个数字式抢答器，具体要求如下：1．要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答信号实在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的序号，绿灯亮。

2．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。

3．选做：在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无用字符（可自行确定）。

4．选做：不仅能显示抢答者的序号并且能显示抢答次序。

三．总体方案的选择方案一：其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示时间(0秒)；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号；由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。

在主持人读完题目后，将开关接上电源，宣布"开始"抢答，定时器开始计时，选手在10秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开关。

方案二：脉冲电路计 时 电 路译 码 电 路译 码 显 示控制 电路主持人开 关违规报 警电路译码显示译码电路锁存电路优先编 码电路抢答按钮方案二与方案一的原理大致相同，区别在于方案二是“先锁后编”，后者是“先编后锁”：方案一的实现要用148优先编码器 ，实际中其7IN 管脚的控制却比较复杂，还要设法控制75的使能端；方案二则直接将抢答信号作为75锁存器的输入信号，再使用或非门来实现编码，且其只受锁存电路的控制，所以只需控制好75 的使能端即可。

故采用方案二。

四．单元电路的设计 1.脉冲电路：由555电路提供CP 脉冲信号脉冲电路计 时 电 路译 码 电 路译 码 显 示控制 电路主持人开 关违规报 警电路译码显示译码电路选手号转换电路锁存电路抢答按钮2.抢答锁存电路：在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由7475来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态：74LS75真值表：D C Q1 1 10 1 0X 0 Qn74LS75的管脚图为：747514131211109123456715VccD 0Q 0D 1Q 3100-12281613E 2-3D 2D 3输入输出E D LH H H L XQ Q H L LH7475功能表保持当有一组队员按下开关后（高电平有效），Q1,Q2,Q3,Q4中有一个信号 为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0， 接入G12,G34,7475实现锁存功能，保持状态不变。

数字电路课程设计 抢答器一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字电路基础知识，理解抢答器的原理和设计方法；2. 使学生掌握抢答器电路的组成部分，了解其功能及相互关系；3. 培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。

技能目标：1. 培养学生动手搭建和调试数字电路的能力；2. 提高学生运用逻辑分析仪、示波器等工具进行电路测试和故障排查的技能；3. 培养学生团队协作、沟通表达和创新能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，激发学生主动探索的精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践，敢于面对和解决问题；3. 培养学生珍惜团队合作成果，尊重他人意见，学会分享和互助。

课程性质分析：本课程为数字电路课程设计，旨在巩固和拓展学生所学知识，提高学生实际操作能力。

抢答器作为一个具有实际应用的数字电路项目，能够激发学生学习兴趣，培养学生的创新意识和动手能力。

学生特点分析：学生具备一定的数字电路基础知识，具有较强的求知欲和动手能力。

在课程设计过程中，学生需要发挥团队协作精神，共同解决问题。

教学要求分析：本课程要求教师在教学过程中注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握数字电路设计方法。

同时，教师需关注学生个体差异，给予个性化指导，确保学生能够完成课程目标。

二、教学内容1. 理论知识：（1）复习数字电路基础知识，包括逻辑门、触发器、计数器等；（2）学习抢答器原理，分析其电路结构及功能；（3）了解抢答器各组成部分的工作原理及相互关系。

2. 实践操作：（1）根据抢答器原理，设计电路图；（2）搭建抢答器电路，进行实际操作；（3）运用逻辑分析仪、示波器等工具进行电路测试和故障排查。

3. 教学大纲：（1）第一课时：复习数字电路基础知识，介绍抢答器原理；（2）第二课时：分析抢答器电路结构，设计电路图；（3）第三课时：搭建抢答器电路，进行实际操作；（4）第四课时：测试抢答器电路，排查故障，优化设计；（5）第五课时：总结课程，分享学习心得。