智力竞赛抢答器

应用技术学院

课 程 设 计 报 告

课程名称 数字电子技术

课题名称 智力竞赛抢答器

专 业 电子信息工程

班 级 1081班

学 号 10

姓 名 蔡科

指导教师 李立

2012 年 6 月 11 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称： 电子技术课程设计

题 目： 智力竞赛抢答器

专业班级： 电信1081班

学生姓名： 蔡科

学 号： 10

指导老师： 李立

审 批：

任务书下达日期 2012年 6 月 11日 星期一

设计完成日期 2012年 6 月 22日 星期五

设计内容与设计要求

一、设计内容：

1．设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器，每组设一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。

2. 抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位（清零）后，发出抢答指令，当第一组参赛者触动按钮时，该组指示灯亮。此后，其他组别触动按钮无效。

3. 设计一个用数码管显示1~8组中最先抢答组别的电路。

4. 抢答器具有定时30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。

5．设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。

6．设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。

7．功能扩展（自选）

二、设计要求：

1．思路清晰，给出整体设计框图和总电路图；

2．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；

3．写出设计报告；

主要设计条件

1． 在实验楼南楼的四楼“综合实验室”和“电子实验室”调试。

2． 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片。

说明书格式

1．课程设计封面；

2．任务书；

3．说明书目录；

4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；

5．单元电路设计（各单元电路图）；

6．安装、调试步骤；

7．故障分析与电路改进；

8．总结与体会；

9．附录（元器件清单）；

10． 参考文献；

11．课程设计成绩评分表

目录

1 概述 ..............................

2 设计方案 ...........................

2.1 设计方案和要求 ................

2.2 设计思想和原理 ................

2.3 单元电路的设计 ................

（2）定时电路设计 ................

（3）报警电路设计 ................

（4）计分电路设计 ................

4部分重要原件引脚图及其功能表 .......

5心得体会 ...........................

6附录 ...............................

1.概述

智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是，在这类比赛中，对于谁先谁后抢答，在何时抢答，如何计算答题时间等等问题，若是仅凭主持人的主观判断，就很容易出现误判。所以，我们就需要一种具备自动锁存，置位，清零等功能智能抢答器来解决这些问题。

在本次课程设计中，将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。他要实现以下主要功能：（1）为8位参赛选手各提供一个抢答按钮，分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7；（2）主持人可以控制系统的清零与抢答开始；（3）抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后，若有任何一名选手按动抢答按钮，则要显示其编号至系统被主持人清零，并且扬声器发生提示，同时其他人再按对应按钮无效；（4）抢答器要有自动定时功能，并且一次抢答时间由主持人任意设定。当主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示。同时扬声器上发出短暂声响；（5）参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效，则定时器停止工作，并且显示抢答开始时间直到系统被清零；（6）若设定时间内无选手进行抢答（按对应按钮），则系统短暂报警，并且禁止选手超时抢答，定时器上显示00数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的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。

利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器，即可轻松实现在8人或8个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制，使得这一活动更加趣味、公平。 2 设计方案

2.1 设计方案和要求

1.给定的主要器件：74ls148 74ls138 74ls192 555 发光二极管 显示器

2功能要求：设计一个智力竞赛抢答球，可同时共8个选手参加比赛，并具有定时抢答功能。具体功能要求如下：

基本功能：

（1） 设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的选号分别是s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7。

（2） 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答器的开始。

（3） 抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在led数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先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30S抢答的功能，当主持人发出抢答指令后开始减计时，并用显示器显示时间。当抢答时间到，蜂鸣器鸣叫发出报警信号，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。

（5） 设计一个犯规判别电路，并用指示灯显示。

（6） 设置记分显示电路，每组预置100分，答对1次加10分，答错1次减10分。

（7） 功能扩展（自选） 2.2设计思想和原理

多路智力抢答器的组成框

该设计抢答器的电路主要是由抢答电路，触发电路，触发锁存电路，七段显示译码器几部分构成。

工作原理：通电后，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，扬声器给出声响提示。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。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

2.3单元电路的设计

(1)抢答器电路的设计

该部分主要完成两个功能：一是分辨选手按键的先后，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。选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能，所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程：当主持人控制开关s置于“清零”

端时，RS触发器的R非端均为0，4个触发器输出（Q4--Q1）全部置0，使74ls148的BI的非=0，显示器灯灭：74ls148的选通输入端ST的非=0，使之处于工作状态，此时锁存电路不工作。当主持人把开关S置于“开始”时，优先编码器和锁存电路同时处于工作状态，即抢答器处于等待工作状态，等待输入端的信号，当有选手将键按下时（比如按下s5），74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010，YEX的非=0，经RS锁存后，CTR=1，BI的非=1，经74ls148译码后，显示器显示为“5”。此外，CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平，封锁其他按键的输入。如果再次抢答需有主持人将S开关重新“清除”，电路复位。

（2）定时电路的设计

节目主持人可根据抢答题的难以程度，来设定某一次抢答的时间，通过 置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器74Ls192、译码器7448、气短数码显示管来进行设计。其中，两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数，由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，2BO输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。

74LS192是同步十进制可逆计数器，具备双时钟输入，同时具备清零和置位功能。其管脚图如图所示：

（3）报警电路的设计

这部分电路我们是由555构成多谐振荡器，振荡频率fo=1.43/【（R1+2R）C】，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为谐振荡器工作；而当PR为低电平时，电路停振。

（4）计分电路

计分电路是由2各74ls192组成。计分电路是由一个3位数十进制数组成。其中个位数一直为0。所以显示个位数的显示管4个输入端都接地。十位数开始显示0，所以置数端的输入为0000。百位数显示1，所以置数端输入为0001。通过开关U ，D来实现高低电平的切换，从而现实分数的加减。