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)
华北科技学院课程设计报告
3.4整体仿真 (19)
四、总结及心得 (20)
五、附录 (22)
5.1主要元器件列表 (22)
5.2总原理图 (23)
六、参考文献 (24)
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，蜂鸣器鸣响。选手抢答时，数码显示
选手组号，同时蜂鸣器鸣响，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。抢答器具有定时（15 秒）
抢答的功能。
4)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。参赛选手在设定时间
（15 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，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，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 1Hz 的脉冲信号，作为定时计数器的 CP
信号。
二、设计方案的选择与论证
2.1方案的选择、论证
方案一：用一片四D触发器74LS175和四输入2 或非门CD4002实现。四D 触发器输出经四输入或非门到四路抢答按键开关，加到触发器的四个输入端，同时经四输入或非门和反相器作为四 D触发器的时钟信号，四 D 触发器清零端经上拉电阻接电源，同时经过清零控制开关到地。电路简单成本低，稍加扩展就能达到实用化。
方案二：用一片八线－三线优先编码器74LS148、四 RS触发器 74LS279和七段译码器 74LS48实现数显四路（八路）抢答器，电路稍显复杂，但功能较完
善。
方案一电路简单能够满足要求，但是由于需要 4 个 4D触发器，接线繁琐，增加了电路设计与仿真的难度，方案二用集成器件，电路减小了体积，提高了稳定性，并且可以应用EDA 软件仿真、调试，易于进行功能扩展。故采用方案二设计。
2.2设计总方案
本设计电路主要由控制电路、脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和报警产生电路组成。如图 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；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
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。
