四路抢答器(详图)

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。

case 0xf7: //键 4 按下:一号选手抢答处理 if(start_flag==0) //犯规操作处理 {
//
j[0]=1; display(); P3=0xf9; delay(200); P3=0xfb; break; } if(chaos_flag==1||qiang_flag==1) break; else { P3=0xef; sec=8; TR0=1; j[0]=1; buffer_zone(); display(); qiang_flag=1; } break;
/********显示函数***********/ void display() { temp=0xfe; for(k=0;k<8;k++) { P2=temp; P0=i[j[k]]; delay(2); temp=_crol_(temp,1); } } /*********函数初始化*********/ void inti0() { TMOD=0x01; TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65525-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=0; } /********中断函数**********/ void zd() interrupt 1 { TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65525-50000)%256; m++; if(m==20) { m=0; sec--; buffer_zone(); if(sec<=0) { P3=0xf5; delay(400); P3=0xf7; TR0=0; j[0]=11; j[6]=11; j[7]=11; while(1); }
case 0xdf: //键 6 按下:三号选手抢答处理 if(start_flag==0) //犯规操作处理 { j[0]=3; display(); P3=0xf9; delay(200); P3=0xfb; break; } if(chaos_flag==1||qiang_flag==1) //超时或已有选手抢答处理 break; else { TR0=1; P3=0xbf; j[0]=3; display(); sec=8; // buffer_zone(); qiang_flag=1; } break; case 0xbf: //键 7 按下:四号选手抢答处理 if(start_flag==0) //犯规操作处理 { j[0]=4; display(); P3=0xf9; delay(110); P3=0xfb; break; } if(chaos_flag==1||qiang_flag==1) //超时或已有选手抢答处理 break; else { TR0=1; P3=0x7f; j[0]=4; display(); sec=8;

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。

作业上交

时间：6月15日截止 上交内容： ①电路板实物 ②电子版Protel图
评分标准
原理图：10% PCB图：40% 电路板制作：50% ☆注： 1. 每组自己绘图，不得互相抄袭。 2. 电路板必须用自己绘制的PCB图进行制作， 不得用别组的图制作。

期终练习
实用电路板的绘制与制作—— 四路抢答器
原理图
功能简介

该抢答器电路可以同时进行四路抢答。按 键按下后，蜂鸣器发声，同时数码管显示 优先抢答者的号数。抢答成功后，再按按 键，显示不会改变，除非按复位键。
复位后，显示清零，可继续抢答，S1—S4为 抢答键，S5为复位键。

元件清单
序号 1 2 3 4 元件名称 集成电路芯片 IC座 数码管 二极管 规格型号 CD4511 16Pin 0.56寸共阴极 N4148 15 数量 1 1 DS1 D1—D7 元件标识 U2

8. 给焊盘补泪滴。

9. 绘制完成后，进行DRC校验。校验无误后，再对照原理 图对每个网络和引脚的连线进行仔细检查。
10. 制作电路板。

包括：打印PCB图，PCB图的热转印，腐蚀，打磨，打孔， 焊接。

11. 电路板测试。

注意事项： 1. 本板电源电压为：直流电5—6V，接电时注意区 分正负极，切不可超出电压范围。 2. 请不要在带电状态下插拔芯片CD4511，插拔该 芯片时注意芯片的方向。
5
6
三极管
电阻
9013
330Ω 2.2KΩ
1
7 1
Q1
R7—R13 R6
10KΩ
100KΩ 7 8 电解电容 5V有源蜂鸣器 10uF 直径12mm

RS触发器分三种：基本RS触发器、 同步RS触发器、主从RS触发器。 74ls279是四个基本RS触发器，输入 的是R非、S非。当S非端输入0，R 非端输入0，则Q为1。当S非端输入 0，R非端输入1，则Q为1。当S非端 输入1，R非端输入0，则Q为0。S非 端输入1，当R非端输入1，则Q为保 持。
单稳态触发器 无触发信号时电路工作在稳定 状态，当UI受到下降脉冲时， 触发器由0变为1，但此状态不 稳定，会根据电阻与电容的大 小回复稳定状态。根据此特点 来作为此电路中的定时器。
多谐振荡器 在电容UC充电与放电的过程与 比较器C1在1、0之间跳变的过 程的作用下，电路会在两个暂稳 态之间来回翻转—振荡，因此产 生矩形脉冲。根据此特点为此电 路产生秒脉冲。
四路竞赛抢答器设计
设计人：杨翔 樊明 班级：162903
设计要求
• 该电路的根本任务是准确的判断出第一抢答者 的信号并将其锁存。实现这一功能可用触发器 和锁存器等。在得到第一信号后应立即将电路 的输入封锁，即使其他组再次发出抢答信号也 无效。同时还必须注意，第一抢答信号应该在 主持人发出抢答命令之后才有效。当电路形成 第一抢答信号之后，用编码、译码及数码显示 电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二级 管直接指示出组别。
编号显示器 显示抢答选 手编号
倒计时器控式开 关 由主持人控制
七段数码管译码器驱动 器74LS48
同步十进制可逆计数器 74LS192
555构成的多谐振荡器， 用来产生秒脉冲
74LS192具有：双时钟十进制可逆计数功能；并具有清除 和置数等功能。 A—D ：并行数据输入端 QA— QD ：数据输出端 UP：加法计数器脉冲输入端 DOWN：减法计数脉冲输入端 CLR：异步置0端（高电平有效） ~LOAD：置数控制端（低电平有效） ~CO：加法计数时，进位输出端（低电平有效） ~BO：减法计数时，借位输出端（低电平有效）

四路抢答器制作人：程杰珊
于丰源
王琪
柴德良
李林峰
抢答器作用
1.在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者。

2.通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段指示出第一抢答者和犯规选手。

四路抢答器的工作原理
1. 本电路采用单片机AT89S51作为控制芯片，
单片机的外接四个发光二极管,作为四位选手的犯规信号指示灯，P2口接入一个犯规报警装置，选用嗡鸣器。

抢答按键选择独立式键盘。

2.数码管采用共阳极七段显示，其内部发光二极管为共阳极接高电平，用PNP型三极管驱动，当对应发光二极管一端为低电平时发光二极管点亮，显示的数字由送入的字节数据控制。

• 3. 软件设计分析首先在程序的开始为选手设置了一段违规程序，该程序的作用是为了防止选手在主持人没有按下抢答键时，有的选手已经提前抢答了，本次抢答为无效抢答，并有报警和指示灯显示该位选手的选号，做违规处理，if(kaishi==1)//当开始没按下时
•{ if(s1==0)
•{ c1=0;
•1b=0;//灯亮
•delay_ms(50);//响起警报
•}
•}。

4.抢答完毕之后按复位开关开始到复位状
态。

主要原器件
作品效果图
四路抢答器的电路图
心得体会
•一份汗水一份收获，经过我们两周的努力终于将作品展现在各位老师的面前。

经过这一次的实训我们收获了很多很多。

•通过这次我们体验到了成功的快乐，其次提高了我们的动手能力和团队合作精神，我们也学到了不少的专业知识。

获得了很多在课本上学不到的知识！。

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。

程序流程图如下
电路原理图及PCB制版图
四路智力抢答器电路原理图
四路智力抢答器PCB模块
程序设计
▪ 抢答器工作过程如下
▪ · 首先主持人选定倒计时时间，单片机扫描U3以 获取此信息。如果没有人为设置，默认为10s。
▪ · 在按下抢答按键之前，3个数码管全部显示“0”。
▪ · 按下抢答按键之后，蜂鸣器响一声，单片机开 始倒计时，数码管U6和U7显示倒计时时间，数 码管U8显示“0”。
▪ void send_data(uchar);
▪ uchar set_time(void); 时时间
▪ bit control_key(void); 是否按键
▪ uchar get_key_num(void); 个参赛者按键
▪ void display_time(void); 时剩余时间
//初始化MAX7219 //向控制寄存器写数
▪ 完成上述功能的电路包括时间设定开关、声光显 示、按键控制以及按键锁存等部分
各模块功能
▪ 单片机部分 ▪ 时间设定模块 ▪ 按键模块 ▪ 数码管显示模块 ▪ 蜂鸣器模块
单片机部分
▪ 通过读取P3.7～P3.3 的状态决定倒计时时 间；通过读取P1.3～ P1.0的状态读取按键 情况；通过P2.4～ P2.2控制显示模块以 显示按键者的号码和 倒计时所剩时间；通 过P0.1控制蜂鸣器
key_flg=1;
//设置有人按键答题标志
TR0=0;
//停止T0运行
}
else
//否则循环检测
{
display_time();
//并显示剩余时间
continue;
}
}
if(key_flg==1)

竞赛抢答器
制作人： 鲍聪聪 14号 张其荟 6号
一、设计任务：
该抢答器是同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮设 计组成的一个4路智力竞赛抢答器。
技术指标如下： 1、 具有清零功能，并由主持人操纵； 2、 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。 3、 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。 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，并保持到主持 人将系统清除为止。 5、 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。
智能抢答器的整体方案设计图：
三、各模块电路设计：
1、显示装置： 系统采用3只共阳极LED数码管，第一个数码管用来
显示抢答到问题的选手号码，另外两个用来显示倒计时时 间。
P0.0~p0.6输出端口接74LS373三态锁存器，显示器 的三个片选端口通过7404反相驱动器与p2.0~p2.2连接,
反相器在电路中起到了放大、控制等作用。按显示方式分 为静态显示和动态显示两种，本次设计采用的是动态扫描 显示方式，因为虽然静态显示占用CPU资源较少且显示的 数据比较稳定，但每个LED数码管都需要占用独立的I/O
7、抗干扰设计：分为硬件抗干扰和软件抗干扰，为了减少系统的 复杂性，降低硬件成本，故本设计采用软件抗干扰设计，主要采用 了软件“看门狗”的方法，软件“看门狗”技术使用定时器，应用 时可以采取一些技巧性的处理，将软件“看门狗”程序与其他定时 程序复用同一个定时器，这样即完成定时功能又完成软件“看门狗” 功能。

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。

为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
（5）元器件列表
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
5、四路抢答器总电路图
• （1）抢答电路 • 电路如图2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手
按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者 的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他 选手随后的按键操作无效。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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（3）报警电路
• 由74ls121和蜂鸣器构成的报警 电路，但仿真中没有74ls121， 因此用功能相同的 MONOSTABLE VIRTUAL（后 文简称
• A1）来代替仿真，如图4所示。 其中A1的脉冲输入端是由复位 信号和Q非的与信号和借位信号 与在一起来提供的。当其中一 个信号为低电平时，使得A1得 到一个下降沿脉冲，从而使A1 的Q端输出一个宽度为一秒的高 电平，那么蜂鸣器就会响一秒。 反之，电路停振，蜂鸣器不响。
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（4）时序控制电路
• 时序控制电路是抢答器设 计的关键，它要完成以下 三项功能：
• 1）主持人将控制开关拨 到“开始”位置时，扬声 器发声，抢答电路和定时 电路进入正常抢答工作状 态。

四路智力竞赛抢答器制作根据下图完成下列工作任务：1.参照下图正确组装电路；2.电路组装完毕后，对电路进行相关电路参数测量；3.根据检测结果分析故障原因，排除故障。

图7-19四路智力竞赛抢答器电路原理图操作步骤1.准备工具2.核对元器件数量与型号1)用万用表检测电阻阻值是否正确2)用万用表检测发光二极管极性用万用表R×10k档，当正向接入时，能使发光二极管导通，如果万用表指针向右偏转过半，同时二极管发出微弱的光电，表明正向介入，此时黑表笔为正极，红表笔为负极。

否则发光二极管存在质量问题。

3)用万用表检测按钮开关接点4)检测74LS175集成芯片正确判定74LS175集成芯片引脚功能与排列顺序。

图7-20集成芯片74LS175引脚及排列用万用表鉴别74LS175集成芯片质量方法：下表是74LS175集成芯片逻辑功C L R入，1Q、2Q、3Q、4Q用万用表测，应为0.4V以下，即逻辑0；输出端Q1、Q2、4用万用表表测用为3.6V左右，即逻辑1，是高电平输出。

若将输入端Q3、Q1D接地，CLR端悬空（逻辑1），CLK端由接地到悬空的瞬间，用万用表测输出端1Q、2Q应在0.4V以下（即逻辑0），用万用表测输出端Q1、Q2应为3.6V左右（即逻辑1），是高电平输出，则此集成块合格。

5)检测74LS20芯片74LS20芯片引脚及排列如下图所示。

图7-21集成芯片74LS20引脚及排列74LS20芯片测试方法同74LS175，根据它的逻辑功能来测量。

74LS20芯片就可判断其逻辑功能能是否正常。

6)检测74LS04芯片74LS04芯片引脚及排列如下图所示。

图7-22集成芯片74LS04引脚及排列74LS043.元器件布局本次任务采用万能板进行安装，首先应该在万能板上进行元器件布局。

元器件布局之前应该读懂电路原理图，在确认电气原理图没有问题之后进行元器件布局。

元器件布局应合理，接线尽可能少和短，确保电气性能优良。

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。

4路智力抢答器及原理电路图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。

12(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。

４人抢答器电路元器件介绍一.7４ＬS2７9介绍７4LS279为四R-Ｓ锁存器,图3-1为7４LS279的引脚图。

管脚图真值表备注:H＝高电平，Ｌ=低电平,Q O=建立稳态输入条件之前的Ｑ电平。

*:对于锁存器１和3，有两个输入:H=两个输入均为高电平，L=其中一个或两个输入为低电平。

#：这种情况是不稳定的,即当和输入回到高电平时，状态将不能保持。

二.7４LS1４8介绍74LS14８是一个八线－三线优先级编码器。

图3-3为74LＳ14８引脚图。

管脚图真值表74LS１48优先编码器管脚功能介绍:74ＬS148为１6脚的集成芯片,电源是VCＣ(16)、ＧND(８)，Ｉ０—I7为输入信号,A2,A1，A0为三位二进制编码输出信号，IE是使能输入端,OE是使能输出端，ＧＳ为片优先编码输出端。

从功能表中可以得出，７４LS１48输入端优先级别的次序依次为I7，I6,…，I0 。

当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端没有低电平输入时,输出端才输出相应该输入端的代码。

例如:I5=0且I6=I7=1(I６、I7优先级别高于I5) 则此时输出代码０10 。

这就是优先编码器的工作原理。

三．74LS48介绍７４LＳ４8芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器,可以直接驱动共阴极的半导体数码管，ABCD分别接信号，abcdeｆg分别接七段数码显示管。

LI’为灯测输入(正常使用时接高电平），RBO’为灭零输入端（接低电平时灭零）;灭灯输入／灭零输出BI’／RBO’为一个双功能的输入/输出端。

BI’/RＢO’作为输入端使用时,成为灭灯输入控制端，只要加入灭灯控制信号ＢI’＝0，无论Ａ3A2A1A０的状态是什么，定可以将被驱动数码管的各段同时熄灭。

BI’／RBO’作为输出端使用时,成为灭零输出端,由表达式RBO’=(A3’·A2’·Ａ1’·A0’·LＴ’·RBＩ’)’知：只有当输入为A3A2A１A0都为0时,而且灭零输入信号(RBI’=0)时，ＲBO’才会是低电平。

产生时钟 脉冲 计数器 译码器 数码显示
电路原理图
抢答部分
本原理图为 3人抢答原 理图，只是 参考图。本 作品的4人 抢答原理以 此相同，只 是设计上的 不同。
数码管显示部分
本图为数码显示的仿真图。图中的74LS147的 1、2、3、4输入端分别接抢答器的输出L1、 L2、L3、L4。5~9端的输入接在高电平上。 这样当有人抢答时，数码管将显示抢答的号数。
10S倒计时部分 10S倒计时部分
此电路原理图 也只是个参考 图，触发器部 分改为抢答部 分的输出部分， 实现抢答与倒 计时同步。
作品实物图
10秒倒计时四路数显抢 10秒倒计时四路数显抢 答器
专业：通信1011班 专业：通信1011班 姓名：苏泽煌
电路功能
本作品主要功能为倒计时、抢答、数码显示。当抢答 开始时，电路倒计时功能和抢答功能同时启动。开始时， 计时器从10S开始计时，在计时过程中，计时器上的绿灯 计时器从10S开始计时，在计时过程中，计时器上的绿灯 亮起，如果一直没有人抢答，在电路倒计时到00时，计 亮起，如果一直没有人抢答，在电路倒计时到00时，计 时器上的红灯亮。这时停止抢答，在红灯亮时抢答为无效。 如果在10S 如果在10S内有人抢答，倒计时器就会停止工作，计时器 10S内有人抢答，倒计时器就会停止工作，计时器 上的时间将停在你抢答时的时间，这样可以看出抢答所用 时间的多少。在没有人抢答时，数码管将显示0 时间的多少。在没有人抢答时，数码管将显示0，有人抢 答时，数码管就显示所抢答的路数。如：1 答时，数码管就显示所抢答的路数。如：1号抢答就将会 显示1 显示1，2号显示2，3号显示3，4号显示4. 号显示2 号显示3 号显示4.
10S数显抢答器整机工作原理图 10S数显抢答器整机工作原理图