基于数字集成电路的四人抢答器的设计—时序控制电路

基于数字集成电路的四人抢答器的设计——可预置时间的定时电路完成日期：指导教师签字：答辩小组成员签字：摘要在知识智力竞赛中，特别是做抢答题目的时候，在抢答过程中，为了能够准确判断出哪一组或哪一位选手先答题，单凭主持人或者选手的视觉是无法公正做出判断的，必须依靠仪器设备来完成——这就是抢答器。

我们设计的抢答器又由数字抢答电路、时序控制电路、报警电路、可预置时间的定时电路四部分组成。

本文重点介绍了基于数字集成电路的四人抢答器设计中，可预置时间的定时电路模块的设计，以及电路的工作原理和电路设计。

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。

关键词：抢答器，数字集成电路，可预置时间的定时电路AbstractIn the knowledge competition, especially when Answering Device, in the answer in the process, in order to be able to accurately determine which group or which one player to answer the question, the visual alone host or player can not just judge and must rely on instruments and equipment to complete - that is answering device. But then by the number Responder Responder circuit, timing control circuits, alarm circuits, timing circuits can be preset time of four parts. Introduced based on digital IC design dead Responder, you can preset the time of the timer circuit module design. And the principle of the circuit and circuit design. Responder Responder with a timer function, and an answer in the time set by the host (such as 30 seconds). When the host start the "Start" button, the timer for less time, also issued a short sound speakers, sound lasted about 0.5 seconds.Key words: Responder, digital integrated circuits, timing circuits can be preset time目录1 引言 (4)1.1课题背景 (4)1.2课题研究的目的 (4)1.3课题研究的意义 (4)1.4课题研究的方法 (4)1.5课题研究内容 (5)2 抢答器功能描述 (5)3设计要求和方法 (5)3.1设计要求 (5)3.2设计方法简介 (6)3.2.1原理简介 (6)3.2.2总体方案设计 (6)4 电路模块详细设计 (7)4.1抢答器电路 (7)4.2可预置时间的定时电路 (8)4.2.1可预置时间的定时电路功能 (8)4.2.2所需部件介绍 (9)4.3报警电路 (14)4.4时序控制电路 (14)4.5实验仪器设备 (15)5 电路连接可行性设计 (15)5.1布线原则 (15)5.2故障检测 (16)6 结论 (18)参考文献 (19)致谢 ............................................... 错误！未定义书签。

数字电子技术课程设计-四人抢答器电路设计
四人抢答器电路是一种应用电子技术检测问答游戏中玩家反应速度的设备，它的电路
设计需要标准的电子元件、稳压电源以及电路逻辑运算模块等部件，由此可构成一个能够
检测四人抢答时的谁先按键的简单电路。

该电路设计方案的基本原理是，将每个参与游戏的玩家所使用的按键连接至电路的输
入级，通过判断输入的按键信号来决定答题者，该按键信号由外加个按键模块（如电容触
摸按键模块）来实现，装载在此按键模块中的电容将检测按键被按下时输出一个高电平信号，故当A、B、C、D四名玩家同时按下四个按键时，模块中的四个电容就会依次输出四
个高电平信号，然后将这四个高电平信号输入到电路的门驱动器（如电子开关模块）中，
其门驱动器根据输入的四个高电平信号的先后顺序来判断出哪个按键是最先按下的，从而
实现对四人抢答结果的检测。

同时，为使检测准确无误，电路中加入了定时电路模块，其定时电路能够设置游戏的
抢答时间，当总时间到达终点时，控制器模块被激活并输出一个控制信号，该信号则可以
激活LED指示灯或声音报警模块，以提示游戏答题结束。

此外，为了使四人抢答电路设计能可靠地工作，还需加入多功能控制器的模块，该控
制器可以根据已设置的抢答时限来控制游戏的进程，并在游戏结束时完成游戏结果的输出
以及其它各种复位等操作，同时，该控制器还可以实现自动重启等功能，以确保四人抢答
器电路设计能够实现正常运行。

由此可见，四人抢答器电路设计是一个综合性很强的电路设计专题，既需要借助数字
电子技术，同时又需要多个电子模块的配合来保证最后的抢答结果准确准确的检测和显示，并且各个模块之间的工作都要通过控制器实现良好的协调。

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。

数字抢答器与主体电路与扩展电路组成，用优先编码器、锁存器、译码电路等将参赛的队员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。

本文主要说明四人抢答器中的时序控制部分，及其控制原理，控制电路的组成，用时序控制电路将其他三个模块有机的结合起来，协调工作。

关键词:抢答器；定时电路；报警电路；时序控制AbstractWith the continuous development of science and technology,promote learning science and technology,knowledge of the variety of means.With a tool for Responder,which has been widely used in all kinds of intelligence and knowledge contests occasions.The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up.Have priority in code circuit,latch decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display;Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch,two the above-mentioned parts make up the subject circuit.Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit,form and expand the circuit.Key words:Vie for answering the circuit ；Timing circuit ；Warning circuit ；Time sequence controlling目录1 引言 (1)1.1 前言 (1)1.2 国内外研究现状 (1)2 设计四人抢答器的思想及其分析 (3)2.1 设计思想： (3)2.2整体设计框图： (4)3 设计方案 (5)3.1总体方案设计 (5)3.2抢答器电路的设计 (5)3.3定时电路的设计 (7)3.4报警电路的设计 (8)3.5时序控制电路的设计 (9)3.5.1时序控制电路的功能 (9)3.5.2 时序控制电路的组成电路 (9)3.5.3 555定时器 (11)4 整机电路图 (13)5 电路的连接 (14)5.1连线的原则 (14)5.2检测故障 (14)6整机性能及改进点 (16)6.1电路的固有缺点 (16)6.2 电路优化 (16)7所用元器件列表 (17)8 总结与展望 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1 引言1.1 前言我们所设计的四人抢答器分为抢答电路、报警电路、计时电路及控制电路四个模块来实现，具有控制简单、易于操作、结果明显等优点。

摘要和关键词本文主要围绕四路选手抢答电路的设计和制作而展开叙述的,叙述了电路设计的过程。

该电路主要包括电源电路、抢答显示电路、倒计时电路和脉冲电路构成。

电源电路提供稳定的5V电源，抢答显示电路能够锁存抢先获得抢答权的选手编号,倒计时电路能够对选手答题时间进行控制，脉冲电路为电路提供秒脉冲信号。

关键词:抢答电路仿真电路板倒计时目录一.绪论..。

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11.1 设计任务与要求.。

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11.2 设计方案.。

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1二。

模块设计及仿真..。

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1 仿真软件介绍。

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22.2 电源电路的设计和仿真...。

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32.3 抢答显示电路。

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42.4 定时电路.....。

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52。

5 脉冲电路..。

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(5)三. 元件及封装选择。

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63.1 74LS279锁存器。

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63.2 优先编码器 74LS148。

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.7 3.3 555定时器。

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..9 3.4 译码器及应用.。

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。

数字电子技术实习报告（四人智力比赛抢答器电路的设计）一、设计目的1.掌握四人智力比赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟习数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求1.设计任务设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力比赛抢答器。

选手时，数码管显示选手组号，同时对应的LED 灯亮。

2.设计要求1)四名选手编号为 :1,2,3,4。

各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的组号对应，也分别为 1,2,3,4。

2)给主持人设计一个控制按钮，用来控制系统清零 (抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

3)抢答器拥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，该选手编号立刻被锁存，并在抢答器上显示该编号，同时 LED 灯给出灯光提示，封闭输入编码电路，严禁其余选手抢答。

抢答选手编号向来保持到主持人清零为止。

4)用 555 产生频次为 1Hz 的脉冲信号，作为准时计数器的Ｃ P 信号。

三、四人智力比赛抢答器的电路原理及设计方案一 :1.四人智力比赛抢答器的原理仿真图以下其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到" 消除 " 状态，抢答器处于严禁状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置开始"状态，宣告 " 开始 "抢答器工作。

选手按抢答按钮抢答时，信号经过 D 触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD 译码器和发光二极管；依据信号点亮发光二极管和数码管显示按钮的编号。

当一轮抢答以后，准时器停止、严禁二次抢答、准时器显示节余时间。

假如再次抢答一定由主持人再次操作"消除 "和" 开始 " 状态开关。

２．单元电路的原理剖析：1）抢答器电路其功能主要有74LS175D触发器和74LS20和74LS00达成。

该电路达成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，；二是严禁其余选手按键操作无效。

工作过程：开关J2 置于 " 消除 " 端时， 74LS17Q5D 触发器的 CLR端均为０， Q端均为 0, =1，所以数码管显示0 全部发光二管Q 不亮；。

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：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。

四人智力竞赛抢答器设计一台可供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) 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。

⑹ 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。

数字抢答器总体方框图如图11、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 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;:掙人住制绷开关电S4场冲U 覷生戟理电■i:1■i ■i J♦・图11、1数字抢答器框图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，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，当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。

电子与信息工程系学年论文（设计）开题报告目录1 引言 (2)2 方案论证与比较 (2)2.1 方案论证 (2)3 系统方案及单元电路 (3)3.1、数字抢答器设计整体电路图 (3)3.2 单元电路设计 (4)3.2.1抢答器电路 (4)3.2.2计时电路 (6)3.2.3报警电路 (7)4.小结 (8)参考文献 (8)4人智力竞赛抢答器设计（0）指导教师：【摘要】数字抢答器由抢答电路,定时电路,报警电路,时序电路组成。

优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输，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,用控制电路和报警电路实现报警功能。

以上几部分组成主体电路，从而构成数字抢答器。

【关键词】抢答电路定时电路报警电路时序电路。

Four people quizzes responder（Grade09,Class2,MajorElectronic and Information Engineering，Electronic and Information EngineeringDept.，Ankang University，Ankang 725000，Shaanxi）Teachers: wang leiAbstract：The digital vies to answer first is composed, timing circuit, vies to answer first circuit, the alarming circuit of sequential circuits. Priority coding circuit, latches, decode circuit will contestants of the input signal is lost on the display, through the timing circuit and decode the circuit will be second pulse a signal on a display output of timing function, use the control circuit and the alarm circuit implementation alarm function. Above a few parts subject circuit, forming a digital vies to answer first device.Key words：vies to answer first circuit timing circuit alarm circuit。

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。