简易四路抢答器

1．设计目的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，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，如果要是让抢答者用举手等方法，这在某种程度上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，这就要有一种抢答设备作为裁判员，这就必然离不开抢答器。

在数字电路设计的过程中具体的目的如下：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）培养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，并掌握抢答器的基本原理，掌握4D锁存器、计数器、555定时器的工作原理和使用方法。

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，学会使用Multisim仿真软件。

2．设计要求及方案论证2．1设计要求（1）四组参赛者在进行抢答时（用4组彩灯代表），当抢先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断出抢先者，并以声、光为标志。

要求声响、光亮时间为9秒后自动熄灭。

（2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。

（3）抢答器应具有限时（抢答时间、回答问题时间）的功能。

限时档次分别为30秒、60秒、90秒；时间到时应发出声响。

同时，时间数据要用数码管显示出来。

（4）抢答者犯规或违章时，应自动发出警告信号，以提示灯光闪为标志。

（5）系统应具有一个总复位开关。

2．2方案论证方案一，用优先编码器74LS148和74LS279锁存器实现抢答和锁存功能，用加法器74LS160实现计数功能，但此方案电路繁琐复杂，不做选用。

方案二，用4D触发器74LS175实现抢答并锁存功能，用计数器74LS192实现定时功能，此方案电路相对简单，并且74LS192可以实现减数倒计时功能，所以选用方案二。

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..。

.。

.。

.。

.。

..。

.。

..。

.。

.。

..。

11.1 设计任务与要求.。

....。

..。

.。

.....。

..。

....。

.。

.。

..。

.。

..。

11.2 设计方案.。

..。

..。

....。

....。

.....。

.。

.。

.。

..。

.。

.。

..。

1二。

模块设计及仿真..。

.。

.。

.。

...。

.....。

..。

.。

.。

.。

22。

1 仿真软件介绍。

.。

.。

.。

....。

.。

..。

.。

...。

..。

....。

..。

.。

22.2 电源电路的设计和仿真...。

.。

...。

.。

.。

..。

.。

...。

...。

......。

.。

32.3 抢答显示电路。

...。

.。

..。

..。

...。

.。

..。

.。

.。

.。

...。

..........。

.。

42.4 定时电路.....。

..。

.。

..。

.。

.。

..。

.。

.。

...。

.。

....。

...。

...。

.。

52。

5 脉冲电路..。

..。

.。

..。

..。

.。

.。

.。

.。

...。

.。

.。

..。

..。

.。

.。

(5)三. 元件及封装选择。

..。

.。

.。

..。

...。

.。

.。

..。

.。

63.1 74LS279锁存器。

.。

.。

.。

...。

.。

.....。

....。

.。

..。

..。

..。

..。

.。

.。

63.2 优先编码器 74LS148。

.。

.。

.。

......。

..。

.。

.。

...。

......。

..。

.。

.7 3.3 555定时器。

..。

.。

..。

..。

..。

..。

......。

...。

..。

.......。

...。

..9 3.4 译码器及应用.。

电路组成及工作原理四路竞赛抢答器总电路原理图如图1所示。

图1 四路竞赛抢答器原理图1．抢答器电路原理：如图2，IO1，IO2，IO3，IO4分别为抢答器按钮的输入端，开始抢答，假设IO1抢答成功，通过四D触发器输出Q1=1，Q1’=0，而Q 2’=Q3’=Q4’=1,通过四输入与非门后，输出高电平，再经过反相器输出低电平，再经过两输入与非门，输出低电平，此时四D触发器处于保持状态，并且其他按钮的输入不起作用，IO1的抢答信号被锁存。

此时LED1发光并且蜂鸣器发出响声。

其他抢答按钮同理。

图2 抢答器部分电路图2.计时电路原理：计时电路为两片74LS160用置数法构成的31进制计数器，因为可以为了让答题者直观的看到30S这个时间点，所以设置了31进制的计数器。

两片的四个输入端均接低电平，两片的输出端分别接七段译码管直接显示数字，高位的74LS160芯片的Q1Q2接到一个二输入的与非门（U8A）输出到计数器的LD端、三输入与非门端、反相器端。

输出到LD端是为了构成31进制计数器，当高位变为3时，计数器置0。

输出到三输入与非门（U9A）和时钟脉冲、开关的电平信号一起输入到与非门中，这就是为什么能控制计时的开始与暂停了，当开关输入低电平时，无论是否有时钟信号，时钟均不发生改变，此时时钟信号为无效信号；而当开关输入高电平时，U8A输出也为高，因此，时钟信号为有效信号，因此，凭借这样的类似锁存的电路，就可以控制计时的开始与暂停。

而当时间到了30s时，U8A输出为低电平，时钟信号又成为无效信号，时间被停止在30s，此时将U8A信号通过一个反相器输出到蜂鸣器，蜂鸣器发出响声。

图3 计时器电路3.555函数发生器：输出高电平时间：T1=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间：T2=R2Cln2 振荡周期：T=(R1+2R2)Cln2图4 555函数发生器。

;实战四《简易四路抢答器》;该抢答器供不多于4个参赛队或者个人的抢答比赛场合使用。

每个参赛队的座位前;安装1只抢答按钮开关（用板上的S9、S10、S11、S12）和一个信号灯（D4、D5、D6、D7）。

;主持人座位前装一只复原开关（板上S3）、1只蜂鸣器（板上BUZ1）和一个抢答器工作状态;指示灯（D10),每当主持人口头发出号令之后.哪个队先按下座位上的按钮开关,该座位的信;号灯就先被点亮,同时封锁其他按钮开关的活动.并且熄灭主持人座位上的状态指示灯和发出;三声类似于电话振铃的提示声,以声明此次抢答动作已经完成.在主持人确认后,按下复原按钮;,状态指示灯重新点亮,并且同时发出"笛-笛-"声,为下一次抢答作好准备.;PIC单片机学习网陈学乾 ;程序文件名:"MCD-INTBUZ.ASM";******************************************************************** *;程序清单;******************************************************************** *tmr0 equ 1h ;定义定时器/计数器0寄存器地址status equ 3h ;定义状态寄存器地址option_reg equ 81h ;定义选项寄存器地址option_temp equ 0a6h ;（在BACK1）定义选项寄存器的备份寄存器的地址intcon equ 0bh ;定义中断控制寄存器地址portc equ 7h ;定义端口RC的数据寄存器地址trisc equ 87h ;定义端口RC的方向控制寄存器地址portb equ 06h ;定义端口RB的数据寄存器地址trisb equ 86h ;定义端口RB的方向控制寄存器地址c equ 0 ;定义进位标志位的位地址z equ 2 ;定义0标志位的位地址w equ 0 ;定义传送目标寄存器为W的指示位f equ 1 ;定义传送目标寄存器为RAM的指示位t0if equ 2 ;定义TMR0中断标志位的位地址t0ie equ 5 ;定义TMR0中断使能位的位地址inte equ 4 ;定义外部中断使能位的位地址intf equ 1 ;定义外部中断标志位的位地址count equ 20h ;定义一个计数器变量count1 equ 24h ;定义一个计数器变量count2 equ 25h ;定义一个计数器变量count3 equ 27h ;定义一个计数器变量count4 equ 28h ;定义一个计数器变量portb_b equ 21h ;为PORTC定义一个备份寄存器w_temp equ 7fh ;为W在体0和体1定义2个备份寄存器;w_temp equ 0ffh ;（若是16F873/4，则需保留FFH单元）status_temp equ 23h ;为STATUS定义一个备份寄存器rp0 equ 5h ;定义状态寄存器中的页选位RP0;******************复位向量和中断向量***********************org 000h ;nop ;设置一条ICD必须的空操作指令goto main ;org 0004h ;goto serv ;跳转到中断服务子程序;*******************主程序************************************mainbsf status,rp0 ;movlw 0 ;movwf trisc ;设置RC口全部为输出movlw 0ffh ;movwf trisb ;设置RB口全部为输入movlw 02h ;设置选项寄存器：上拉电阻启用；INT下降沿触发movwf option_reg ;分频器给TMR0；分频比1：8bcf status,rp0 ;movlw 90h ;movwf intcon ;开发INT中断clrf portc ;RC口灯全灭loopmovf portb,w ;读取RB口数据iorlw b'11100001' ;送RB口的数到备份寄存器并将除S9、S10、S11、S12以外的位全部送1movwf portb_b ;xorlw 0ffh ;没有键按下转LOOP继续检测btfsc status,z ;goto loop ;call delay10ms ;防抖动廷时movf portb,w ;iorlw b'11100001' ;xorwf portb_b,0 ;再次读取RB口的数据，与前一次读的数相同则键值有效btfsc status,z ;goto loop ;comf portb_b,w ;取反以便使被按下按键的位为1，其它位为0movwf portc ;送RC口显示call tone3t ;调用发声三次子程序loop1comf portb,w ;检测按键是否有松开andlw b'00011110' ;btfsc status,z ;goto loop ;松开了返回goto loop1 ;没松开继续检测;*********************中断服务子程序***************************** serv;********************保存护现场部分*******************************movwf w_temp ;保护Wswapf status,w ;保护STATUSclrf status ;选择体0movwf status_temp ;将STATUS存入体0的备份寄存器;********************* 调查中断源********************************** btfsc intcon,intf ;检查不是INT中断，返回goto intserv ;是！转到INT中断处理部分goto retfie0 ;;*********************INT中断处理部分****************************** intservclrf portc ;令全部灯熄灭bsf portc,7 ;点亮D10，表示就绪call tone630 ;调用高音子程序call delay ;调用1S廷时子程序call tone630 ;调用低音子程序bcf intcon,intf ;清除INT中断标志位;*************************恢复现场部分***************************** retfie0swapf status_temp,w ;恢复STATUSmovwf status ;swapf w_temp,f ;恢复Wswapf w_temp,w ;retfie ;中断返加;*************************低音调发生子程序（500HZ/50MS）************* tone500movlw .50 ;循环次数寄存器赋初值movwf count ;50=500HZx0.05Sx2t5lopbcf intcon,t0if ;清除TRM0溢出中断标志位movlw .131 ;给TMR0装入初值256-125=131movwf tmr0 ;启动定时器t5herebtfss intcon,t0if ;定时器溢出否goto t5here ;否!循环栓测movlw b'01000000' ;只将BIT6置位xorwf portc,f ;只将RC6(BUZ)脚电平反转,其余不变decfsz count,f ;循环次数递减,为0,跳一步goto t5lop ;不为0,跳回return ;返回;**************************高音调发生子程序(630HZ/50MS)*****************tone630movlw .63 ;循环次数寄存器赋初值movwf count1 ;63=630HZx0.05Sx2t6lopbcf intcon,t0if ;清除TRM0溢出中断标志位movlw .157 ;给TMR0装入初值157=256-99movwf tmr0 ;启动定时器t6herebtfss intcon,t0if ;定时器溢出否goto t6here ;否!循环栓测movlw b'01000000' ;只将BIT6置位xorwf portc,f ;只将RC6(BUZ)脚电平反转,其余不变decfsz count1,f ;循环次数递减,为0,跳一步goto t6lop ;不为0,跳回return ;返回;*********************发声1S子程序(1S=10x(50ms+50ms)*********** tonelsmovlw .10 ;循环次数寄存器赋初值movwf count2 ;t1lopcall tone500 ;调用低音子程序call tone630 ;调用高音子程序decfsz count2,f ;循环次数递减,为0,跳一步goto t1lop ;不为0,跳回return ;返回;*********************TMR0廷时子程序1S（1S=16x256x(256-12)US)******** delaybsf status,rp0 ;设置文件寄存器体1movf option_reg,w ;保护选项寄存器内容movwf option_temp ;movlw 07h ;重设选项寄存器；上拉电阻启用，INT 下降沿触发movwf option_reg ;分频器给TRM0；分频比值设为1：256 bcf status,rp0 ;恢复到文件寄存器体0movlw .16 ;循环利用TMROP定时16次movwf count3 ;溢出次数寄存器d1lopbcf intcon,t0if ;清除TMR0溢出中断标志位bcf intcon,t0ie ;清除TMR0溢出中断使能位movlw .12 ;给TMR0装入初值12=256-244movwf tmr0 ;启动定时器herebtfss intcon,t0if ;用查询法检测TMR0溢出否goto here ;否！返回decfsz count3,f ;是！溢出次数减1，为0，跳一步goto d1lop ;否！循环利用TMR0bsf status,rp0 ;设置文件寄存器体1movf option_temp,w ;恢复选项寄存器内容movwf option_reg ;bcf status,rp0 ;恢复到文件寄存器体0return ;返回;*************************断续发声3次报警子程序***********************tone3tmovlw .3 ;循环次数寄存器赋初值movwf count4 ;t3lopcall tonels ;调用发声1S子程序call delay ;调用廷时1S子程序decfsz count4,f ;循环次数递减,为0,跳一步goto t3lop ;不为0,跳回return ;返回;**************************软件廷时10MS子程序****************************delay10msmovlw .13 ;将外层循环参数值送到30Hmovwf 30h ;lp0movlw 0ffh ;将内层循环参数值送到31Hmovwf 31h ;lp1decfsz 31h,1 ;变量31H内容递减，若为0则跳跃 goto lp1 ;跳转到LP1decfsz 30h,1 ;变量30H内容递减，若为0则跳跃 goto lp0 ;跳转到LP0return ;返回主程序end ;源程序结束;***************************************************; 进入该实战演练的工序流程如下:; 1.创建源文件和编辑源文件;在此介绍一种不同于前面讲的创建源文件的方法,用Windows附件中的”记事本”; 这个为大家所熟知和好用的文件编辑器,并且可以方便的加入中文注释.不过有两点需要注意,一是注释前面的; 分号”;”必须用西文半角输入;二是必须用”.asm”扩展名存储到事先建立的一个专用子目录下.; 2.打开MPLAB集成开发环境:首先在WINDOWS环境下,选用开始>程序>Microchip MPLAB>MPLAB命令,启动MPLAB; 并进入MPLAB的桌面.; 3.创建项目:选用菜单File>New或Project>New Project,在事先建立的一个专用子目录下创建一个新项目,将; 用记事本创建的源文件加入到该项目中.; 4.建立项目中的目标文件:选择菜单Project >Build All(项目>建立所有文件),MPLAB将自动调用MPASM将项目; 文件管理下的源文件(.asm)汇编成十六进制的目标文件(.hex).; 5.ICD参数设置:通过菜单命令Project>Edit Project或者Option>Development Mode,将开发模式设置为; ”MPLAB ICD Debugger”,点击OK按钮,打开ICD的工作窗口,在调试阶段,可以按照说明书图2-10设置各项,但需注意; OSCILLATOR应设置为XT方式,尤其需要说明的是，选中“Enable Debug Mode”（使能调试模式）选项，在向目; 标单片机烧写机器码程序时，会将调试临控程序同时写入单片机的指定程序存储器区域，然后才允许用ICD方式调试。

实训套件—四路抢答器湖南科瑞特科技股份有限公司 - 1 -实训套件—四路抢答器元器件布局图实训套件—四路抢答器湖南科瑞特科技股份有限公司 - 3 -三、焊接说明本套件分为SMT 和直插两类，电路板都为单面PCB 板，直插套件焊接注意事项：1、注意R18与R19焊接正确(R18可用270欧代替)。

2、变压器输入输出绕组焊接正确。

四、使用说明四路抢答器具有清零和抢答控制，可由主持人操纵避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

优先判断、编号锁存，通过LED 显示。

当一轮抢答之后，最先抢答选手的LED 点亮，禁止二次抢答。

如果再次抢答必须由主持人再次操作"复位"状态按键S5。

根据电路原理图，四路按键S1，S2，S3，S4对应的显示灯是D1，D2，D3，D4。

74HC175的时钟由555振荡电路产生。

初始状态：当有时钟信号输入到CLK 引脚时，D 触发器的输入等于输出，四路输入引脚为低电平，输出引脚Q 端输出低电平，三极管Q1，Q2，Q3，Q4截止。

发光二极管D1，D2，D3，D4处于熄灭状态。

四路输出引脚/Q 输出高电平到74HC30(8路与非门)，38KHz 时钟输入有效至74HC175的CLK 引脚。

抢答状态：当主持人宣布抢答有效，选手按键抢答，假设1号选手最先按下S1键，D 触发器的输入D1等于输出Q1（高电平），三极管Q1导通，发光二极管D1点亮。

此时，/Q1引脚输出电平到74HC30（8路与非门），时钟信号被锁存，74HC30输出端一直为高电平。

D 触发器停止工作，其它选手按键无效。

复位状态：再次抢答，主持人按下键S5是D 触发器复位，回到初始状态。

四路抢答器课程设计设计参考一、数码抢答器1.设计要求（1）8个参赛选手，用0~7号表示，抢答赛中，锁定并显示最先抢答选手号。

（2）报警提醒主持人等功能。

（3）主持人控制电路。

2．课题涵盖的知识点编码器、锁存器、脉冲发生器、译码器、三极管的开关特性应用等知识。

3．设计课题中部分单元电路的原理说明（1图1.1 数码抢答器的整机工作原理构图数码抢答器的整机工作原理构图如图1.1所示。

图1.2 数码抢答器实验板。

图1.3提供了一种供参考用的整机电路图。

电路组成如下：U1组成8线3线编码器，U3、U7A形成锁存脉冲，其中C1有延时作用，74LS175锁存编码信号，S9为主持人复位开关，U6、SMG1组成译码显示电路，U5、U7B组成报警电路。

图1.2 数码抢答器实验板（2）编码器按照预先的约定用文字、数码、图形等字符或图片表示特定对象的过程统称为编码，如学生的学号、考号、邮编等都属于编码，但在数字、微机、单片机等系统中，多利用多位的二进制数码0和1按照某种预先约定的规律排列，组成不同的数码，表示某一具体特定事物或含义，之所以编为二进制码是因为二进制数便于进行存储、运算等各种数字信号处理，而且电路实现简单。

在本项目中为了便于锁存、显示抢答的选手号，可利用二进制编码器将8位选手的按键号编为3信二进制数码。

编码器可以用小规模集成电路设计而成，也可以直接用中规模集成电路如8线-3线编码器74148来实现。

此电路如有74147还可以有10个输入抢答端。

（3）译码显示器本项目可采用七段数码显示译码器。

其作用是将8421BCD码译码后通过数码管显示出来，译码是编码的逆过程。

数码管是由发光二极管显示字段的显示器件，在数字电路和单片机中广泛采用的是七段数码管，这种数码管的显示字段各对应一个发光二极管，根据发光二极管在数码管内部的连接形状不同分为共阴极和共阳极两种。

可编辑修改图1.3 供参考用的整机电路图精品文档驱动共阴数码管的显示译码器可采用MC14511，其功能表如表1.1。

四路抢答器电路组成及工作原理四路抢答器电路是一种用于抢答游戏或竞赛中的电子设备，可以让多个参与者以快速抢答的方式回答问题。

其基本组成部分包括信号发生器、信号接收模块、计分显示模块和控制模块。

下面我将详细介绍四路抢答器电路的工作原理。

1.信号发生器：信号发生器是四路抢答器电路的核心部分，它负责产生试题信号和抢答信号。

在发生器中，有一个计时器和一个按钮开关。

在游戏开始之前，计时器初始化为0，表示尚未开始抢答。

当游戏开始后，计时器开始运行，并且每秒钟产生一个试题信号。

当有人按下按钮开关时，计时器停止。

2.信号接收模块：信号接收模块是抢答器电路的外设，用于接收信号发生器产生的信号。

它包括四个接收器，分别对应四个参与者。

每个接收器都连接到一个LED指示灯和一个蜂鸣器。

当试题信号到达接收器时，LED指示灯会点亮，并发出一声蜂鸣器声音。

接收器还可以捕捉到按钮开关的信号，以确定参与者是否按下了按钮。

3.计分显示模块：计分显示模块用于显示每个参与者的得分情况。

它包括四个数码管显示器，分别对应四个参与者。

当一些参与者按下按钮开关时，计分显示模块会将其得分加1，并在数码管上显示出来。

4.控制模块：控制模块负责控制整个四路抢答器电路的工作流程。

它连接信号发生器、信号接收模块和计分显示模块。

控制模块可以控制信号发生器的启动和停止，在游戏进行过程中，它还会监测参与者是否按下了按钮开关，并相应地控制信号接收模块和计分显示模块。

1.游戏开始：控制模块启动信号发生器，并初始化计分显示模块中的得分为0。

信号发生器开始运行，每秒钟产生一个试题信号，对所有的参与者公平。

2.抢答：参与者观察试题信号的到来，并根据自己的判断抢答。

抢答的方式是按下按钮开关。

当有人按下按钮开关时，信号发生器停止。

3.信号接收和计分：信号接收模块接收到试题信号后，LED指示灯点亮，并发出蜂鸣器声音，提醒参与者谁是第一个抢答的人。

接下来，信号接收模块还会接收按钮开关的信号，并通知控制模块参与者是否抢答成功。

目录一、实验目的 (3)二、设计要求与内容 (3)三、设计原理3.1总体设计方案 (3)3.1.1设计思路 (3)3.1.2总电路框图 (3)3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答器 (3)3.2.2计时器 (5)四、电路仿真4.1倒计时电路 (6)4.2抢答器 (6)五、实验结果与析 (7)六、主要元器件 (8)七、实习总结 (9)四路数字抢答器一、实验目的结合我们所学的有关电子线路课程，综合实现四路抢答器的设计。

二、设计要求与内容（1）要求实现ABCD四路抢答器的设计，每一组都具有独立的抢答按键，要求某路抢答后，其他三路抢答无效；（2）某路抢答信号到达后，指示该路已抢答的独立灯发光，发出提示音，并用数码管显示抢答的组号（以ABCD表示）；（3）裁判桌上的公共通道号显示（以ABCD表示）；（4）抢答时间的定时与报警，具体实现可自拟。

扩展内容：①记录某路的抢答次数或抢到得次数；②记录某路的分数；③路数的扩展。

三、设计原理及过程3.1总体设计方案3.1.1设计思路①要准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存，实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。

得到第一信号后其他组的抢答信号无效，并且第一信号在主持人发出抢答命令后才有效。

②第一信号发出后，用编码、译码及数码显示电路显示抢答者的组别，发光二极管亮。

③主持人按下抢答按钮后，开始30秒倒计时，在此时间内抢答有效，若30秒内无人抢答，主持人清零后开始新一轮抢答。

3.1.2总电路框图3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答电路抢答电路实现选手抢答并锁存，同时发光二极管发光，数码显示。

使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279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（采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键无效。

工作过程：开关S 处于清除端时，RS 触发器R 、S 端均为0，使译码器74LS48的优先编码工作标志端位0，处于工作状态。

综合课程设计报告设计题目_智能定时抢答器的设计_设计电气工程及其自动化专业综合课程设计任务书(专题24) 系(部):机电工程系专业:电气工程及其自动化类:电气12-1一、设计目的1.精通PLC的硬件组成和各种指令的应用。

2.掌握小型PLC应用系统的设计步骤。

3.熟悉PLC开发系统的应用和软件调试过程。

4.通过分析和判断设计过程中的失误，进一步锻炼和培养学生的实践能力。

二、设计要求1.抢答器可供四组选手同时参加比赛。

2.主机有三个控制按钮，分别用于控制开始接听、复位和开始接听时间。

3.每当主持人发出开始抢答的指令时，该组选手首先按下抢答按钮，然后数码管1显示组号以表示抢答成功，不再响应随后的抢答信号。

选手回答完问题后，主持人按下复位按钮，系统可以开始下一轮答题。

4.抢答时限:主持人按下开始键，定时器T37开始计时(设定为30S)。

如果在30秒时限前没有人回答问题，选手将放弃提问。

5.抢答时限:抢答成功后，主持人按下抢答开始键，同时数码管2显示抢答倒计时时间(此时间设为9S)。

选手必须在规定时间内完成答题。

三。

总体规划3.1 PLC智能抢答器的工作原理我设计的PLC智能抢答器是适合四个人使用的四路抢答器。

现在以四通应答器为例。

竞赛主持人设置三个控制按钮，控制开始、复位和回答计时。

每当主持人发出开始答题的指令时，该组选手先按下抢答器的按键，然后数码管显示该组的号码表示答题成功，后续的答题信号没有对应。

选手回答完毕后，主持人按下重置键，系统开始下一轮答题。

当主机按下应答器的按钮时，定时器T37开始计数(设置为30秒)。

如果到了30秒的限制，没有人回答问题，说明选手放弃提问。

答题成功后，主持人按下答题计时按钮，数码管显示答题倒计时时间可根据需要调整。

这个设定是9秒，参赛者必须在设定的时间内完成回答。

3.2结构图中央处理器3.3控制系统I/O分配表3.4抢答器PLC控制系统的输入端口3.5硬件连接图根据系统要求和所需硬件，系统有7个数字输入点和14个输出点。

单片机的四路电子抢答器设计设计四路电子抢答器可以用单片机来实现。

抢答器通常包括主控板、显示屏、按键模块、信号输入模块和声音模块，下面我将详细介绍设计过程。

一、系统硬件设计部分：1.主控板：使用单片机作为主控处理器，常见的有51系列、AVR系列和STM32系列等。

根据所选单片机的引脚分配情况，设计电路板布线。

2.显示屏：使用液晶显示屏来显示题目和选手答案情况。

选择适合的液晶显示屏，并连接到主控板上。

3.按键模块：设置每个选手的抢答按键，可以使用带有独立按键的矩阵键盘模块，也可以使用独立的按键和扩展IO口。

4.信号输入模块：接收抢答信号，可以使用红外接收器模块，当选手按下抢答键时发射红外信号，由红外接收器模块接收。

也可以选择其他合适的接收方式。

5.声音模块：用于提醒和提示答题情况，可以使用蜂鸣器模块，通过主控板控制发声。

二、系统软件设计部分：1.初始化：在主控板上编写程序，进行硬件初始化，包括液晶屏初始化、按键模块初始化、红外接收模块初始化等操作。

2.题目显示：通过液晶显示屏展示当前抢答题目。

3.抢答检测：主控板通过循环扫描检测按键状态，当检测到一些按键按下时，记录该选手抢答，并停止其他选手的抢答。

4.抢答结果显示：通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。

5.声音提示：根据抢答结果，通过蜂鸣器模块进行声音提示，例如正确答案和错误答案的不同提示音。

6.重复抢答：在抢答过程中，如果有选手重复抢答，可以通过程序进行判断并作相应的提示。

7.复位操作：可以设置一个复位按钮，用于清除抢答结果和重新开始抢答。

三、系统工作流程：1.开机初始化：主控板上电初始化，配置各个模块，显示“待机”状态。

2.显示题目：主控板从题库中读取题目内容，并通过液晶显示屏展示给选手。

3.抢答：选手按下抢答按钮，主控板检测到按键状态变化并记录抢答情况。

4.显示抢答结果：主控板通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。

设智力测验时分四个组，每一组前面放一个按钮，当某一组先按下按钮时，其对应的指示灯亮，电铃响，此时其它按钮均失效。

这样，先按下按钮的那一组，就抢到了“答题权”。

这就“四路智力抢答器”的“抢答”功能。

设计“四路智力抢答器”的关键：四路信号优先择一，拒绝其余。

四路抢答器PLC梯形图设计如果用逻辑门来实现的话，可以用五个四输入与非门和一级输出驱动电路来实现。

但在这里仅介绍用PLC“程序”来实现“四路智力抢答器”逻辑功能的方法：1、将如下程序语句写入PLC中：“0 LD X0 1 ANI Y1 2 ANI Y2 3 ANI Y3 4 OUT Y0 5 LD X1 6 ANI Y0 7 ANI Y2 8 ANI Y3 9 OUT Y1 10 LD X2 11 ANI Y0 12 ANI Y1 13 ANI Y3 14 OUT Y2 15 LD X3 16 ANI Y0 17 ANI Y1 18 ANI Y2 19 OUT Y3 20 END”2、按照I/O分配接线图接线。

I/O分配接线图如图3所示，图中P0—P3为四个按钮，X0—X3为输入继电器接口，Y0—Y3为输出继电器接口，COM为输入继电器的公共端，在内部已接电源负极，COM1为输出继电器分区的公共端，应接24V直流电源的正极。

千万注意不能将COM和COM1连接在，否则，将造成电源短路，烧坏保险丝。

因本实验台本身没有电铃，所以电铃在图中未画出，实际应用时可用相应的输出接继电器再控制电铃。

3、接线完毕，检查无误方可机运行。

运行调试时，应验证“程序”否具有“抢答”功能，即在按下一键有效的情况下，看看其它键否失效，如果这样，说明“程序”正确的，否则，就要查一查原因，看什么问题。

4、为了帮助初学者了解“四路智力抢答器”的工作原理，特附上梯形图如图4所示。

目录一、摘要 (3)二、方案设计 (4)2.1、设计要求 (4)2.2、总体法案设计 (4)三、硬件电路设计 (5)3.1、元器件简介 (5)3.2、独立式按键电路 (7)3.3、时钟电路设计 (6)3.4、指示灯电路设计 (7)四、制作以调试 (8)4.1系统程序设计 (8)4.2主程序流程图主程序流程图 (8)4.3程序清单 (9)五、心得与体会 (11)六、参考文献 (12)一、摘要单片机作为一种工具，现在已经广泛的应用于智力和只是竞赛场合。

本次设计是基于单片机51系列的理论知识综合运用AT89C52单片机设计的简易四路抢答器。

利用AT89C52单片机的外围接口来实现抢答系统，利用单片机的定时器/计数器计数和定时的原理，将软、硬件有机的结合起来，使得系统能正确的记时，发光二极管能正常的闪烁。

同时系统能够实现：在抢答过程中只有在主持人按下开始抢答键开始之后抢答才有效，如果在开始抢答之前抢答视为无效。

在抢答成功之后发光二极管会变成闪烁状态与提示选手开始回答问题。

同时还有主持人控制的系统复位键，以实现系统的复位。

还有按键锁定，在一个选手抢答成功或者法规状态下其他按键无效。

通过这次的设计，对51系列的单片机的运用有了更深一层次的了解，也提高了我们的动手能力，加深我们对单片机的映像，为我们以后的学习打下一定的基础。

二、方案设计2.1、设计要求（1）、总共4个按键，四个供四个选手用作“抢答”操作。

（2）、用1个发光二极管用作开始抢答的指示灯，用4个发光二极管分别显示4个选手的抢答状态。

（3）、开始抢答后，哪个选手抢答键最先按下，该选手的抢答指示灯点亮，表示抢答成功，此时其他选手再按键为无效，抢答成功后开始3秒计时，到时指示灯变为闪烁，以提示选手选手抢答后必须3秒内回答问题。

2.2、总体法案设计方案：依据课题要求，基于AT89C52单片机制作的抢答器，其最大的好处就是处理快，准确性高、可靠性好、控制功能强。

目录摘要 (2)一，设计任务与要求 (2)二，方案设计与论证 (2)三，硬件电路设计 (3)四，软件设计 (6)五，器件选型方案 (19)六，调试： (20)七，结论与心得 (20)八，参考文献 (21)单片机四路抢答器设计摘要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。

作为一个单位，如果专门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。

本设计是以四路抢答为基本理念。

考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT49C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。

用开关做键盘输出，扬声器发生提示。

同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。

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并保持到主持人将系统清除为止。

二，方案设计与论证方案：该系统采用51系列单片机AT49C51作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。

智力抢答器智力抢答器是各种竞赛活动中不可或缺的电子设备，发展较快，从一开始的仅具有抢答锁定功能的一个电路，到现在的具有倒计时、定时、紫癜（或手动）抚慰、报警（即声响提示）、屏幕显示、按键发光等多种功能的技术融合。

因此，抢答器按设计功能要求的不同，可以分为很多种类。

1本抢答器的特征（1）在给定5V直流电源典雅的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢答器，每组设置一个抢答按钮供参赛者使用，分别用4个按钮J1~J4表示。

（2）设置一个系统清零和抢答控制开关K（该开关由主持人控制），当开关K被按下时，抢答器开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。

（3）抢答器具有第一个抢答信号的鉴别、锁存及显示功能。

即有抢答信号输入（开关J1~J4中的任一个开关被按下）时，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示出来，同时扬声器发出声响。

此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，优先抢答选手的编号一直保持不变，直到主持人将系统清除为止。

2总体设计方案数字式智力抢答器一般包括门控制电路、抢答编码电路、译码电路、优先锁存电路、数显电路、声响报警电路。

其中，门控电路、抢答编码电路、译码电路是核心，用于完成各组抢答信号的识别、判断；数显电路、声响报警电路用于显示抢答的组号并同时用扬声器提醒；优先锁存电路用于判断、锁存参赛者的第一个抢答信号并使其他抢答信号无效。

功能要求电路设置系统清零和控制开关，因此需要一个门控电路。

其工作原理框如图1所示。

图1 四路智力抢答器工作原理图3.单元电路设计（1）译码、数显电路由于需要用LED数码管显示抢答的相应编号，因此选用常见的BCD----七段锁存/译码/驱动集成电路CD4511。

其工作的逻辑真值表如表1所示。

表1CD4511逻辑真值表将CD 4511的七段译码输出端分别与数码管的7个端口连接，由于CD4511输出端的电压为5V，而数码管的前向导通电压和开门电流分别为1.66V和5V，这时CD4511与数码管连接时中间需要加限流电阻。

四路优先简易抢答器设计1．设计目的（1）掌握用门电路和计数显示芯片完成四路抢答器的设计方法。

（2）对设计的数字电路进行仿真和调试。

2．设计任务四路优先简易抢答器，是通过逻辑电路判断哪一个预定状态优先发生的一个装置，具体要求如下：（1）4个S1、S2、S3、S4为抢答输入开关，一个控制开关S5，LED数码管为抢答成功显示。

（2）在按下控制开关S5时，再按下S1、S2、S3、S4是处于无效的状态；以及在无人按下抢答开关时的状态，这两种情况下LED数码管显示均为字符“5”。

（3）开关S1、S2、S3、S4中有一个按下时，对应LED数码管显示出相应的数字“1”、“2”、“3”、“4”，并且被锁存起来，而其他的开关再按则无效。

（4）按下控制开关S5时，电路恢复为等待抢答状态，S5开关复位时准备下一次抢答。

（5）信号发生器产生的时基信号CP周期，应大于一次手动触键开关后的抖动时间，否则抢答器就不能锁定。

3．设计要求（1）合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图（运用Multisim电路仿真软件）；（2）选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）；(3) 对电路进行局部或整体仿真分析；（4）按照规范要求，按时提交课程设计报告（打印或手写），并完成相应答辩。

4．参考资料（l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004 （3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003四路优先抢答器设计报告目录一、任务设计与要求 (4)二、设计方案与论证 (5)二、电路设计计算与分析 (6)3.1555定时器 (6)3.1.1 555定时器构成的多谐振荡器 (9)3.2 8线—3线优先编码器74LS148集成电路芯片 (11)3.3 四D触发器74LS175 (15)3.4 关于竞争现象 (17)3.5整体仿真 (21)四、总结与心得 (22)五、附录 (24)六、参考文献 (25)一、任务设计与要求四路优先简易抢答器，是通过逻辑电路判断哪一个预定状态优先发生的一个装置，具体要求如下：（1）4个S1、S2、S3、S4为抢答输入开关，一个控制开关S5，LED数码管为抢答成功显示。

单片机课程设计预习报告班级：建电141姓名：付鹏鑫学号：1412032031设计题目：四位竞赛抢答器系统设计设计时间：2016.01.03~01.07评定成绩：评定教师：目录摘要 ---------------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

一、任务分析： -------------------------------------------------------------------------------- 3二、总体方案： -------------------------------------------------------------------------------- 42.1 可行方案----------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

2.2 方案设计----------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

三、硬件设计： -------------------------------------------------------------------------------- 83.1 电路原理图 --------------------------------------------------------------------------- 81.AT89C51简介 ------------------------------------------------------------------------ 102.PCF8591简介 --------------------------------------------------------------------------- 93.RESPACK8及RX8简介 (12)3.2 器件选择----------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

老师好，我的面包板编号是125姓名：岳睿学号56针对问题1：1、拍下调试过程中的能说明你结果确实是出来了的照片3-4张，配以必要的文字说明；首先，第一张图片主持人未打开抢答，数码管显示的是0 。

我的CR非是接的J3，然后从右往左依次是1、2、3、4、然后，主持人打开开关：J3接通电源。

开始抢答：假如，首先1号选手先抢答。

数码管显示1.然后主持人清0后，假如2号选手先抢答。

然后再清0，假如3号选手先抢答.或者4号先抢答到。

下面是图片：既然是抢答器，那么一个人先抢答到，其他人再抢答数字就不能改变，下面给一张图片来证明，图片中，4号选手已经抢到，这是3号选手再按也是徒然，数码管上的数字是不会改变的：针对问题2：2、能对设计过程作结合原理来进行必要的说明，且是用你的方式展示出来的（比如在纸上画出来、写好拍照上传，或者直接以文字形式说明等）。

首先我是根据这张图来连接电路，以4号抢答成功为例，首先，清零端CR非接高电平，4号选手首先抢答到，4D端输入，就从4Q端输出到CD4532的I 4，进行编码，再由CD4511译码，再数码管上显示4，在4D端输入的同时4Q非也同时输出，经过芯片7420和7400的电路后，给74175的9端一个CP，时钟CP为上升沿时触发Q变化，CP为高低电平时，输出保持不变，这样就将信号锁定，其他数字再输入的时候输出就不再显示后面抢答的结果。

同理，其他选手抢答成功也是类似。

针对问题3我在具体制作过程中，开始就按照图片来接电路，但是显示结果是有问题的，没有达到锁存的效果，其中有三个错误，下面分别是问题和解决方案。

错误一：7400和7420的14端需要接电源，7端需要接地。

错误二：一开始我7400的6端接10端，10端与11端相连，9端与74175的CP相连。

这是错误的、看完7400的图后，从图中可知，9端应该与10端相连，8端为输出端，应该与74175的CP相连接。

错误三：我在CD4532的连接中是有错的，当时CD4532的Y0端与CD4511的D0端之间线没接触好，然后我检查的时候CD4532的I1,I2，I3，I4在给高电平时，数码管不能正常显示，我就知道肯定是CD4532和CD4511之间连线有问题，用一根导线去检查问题。