华北科技学院
课程设计说明书
班级：电子B071 ：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： 8
指导教师：杜志伟
评语：
评阅成绩：评阅老师：
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 -
3.1.3 74LS121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 -
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）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。
图1.四人智力竞赛抢答器框图
三、电路设计计算与分析
3.1抢答器控制电路设计
设计电路见图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS279 来完成。
抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
1)当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作，
同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码管显示）。
2)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电
路停止工作。
3）当主持人清零后，可再次进行抢答。
工作过程：