四路竞赛抢答器设计与仿真

EDA智能四路抢答器设计(框图+vhdl源程序+仿真图)-课程设计EDA智能四路抢答器设计(框图+vhdl源程序+仿真图) 设计目的 1. 进一步了解VHDL语言功能；2. 了解EDA在高频工作下的优势；3. 学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

实验环境 1 微型电子计算机（PC）；2. 安装Windows 2000以上操作系统，Maxplus软件等开发工具。

3. EDA综合实验仪，连线若干。

任务要求 1. 按照课题设计任务和要求，对设计系统进行验证调试或仿真；观察程序运行和仿真结果，判断其正确性。

2. 利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，注意材料收集与整理；3. 在第15周末之前完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作；4. 结束后，及时提交设计报告（含纸质稿、电子稿），要求格式规范、内容完整、结论正确。

工作进度计划序号起止日期工作内容1 2009.12.14~2009.12.14 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案.2 2009.12.15~2009.12.16 设计总体方案，编写代码，上机调试，实验仿真验证。

3 2009.12.17~2009.12.17 测试程序，完善功能，撰写设计报告。

42009.12.18 参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。

摘要抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

但是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，减少兴致。

作为一个单位若专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，往往因长期存放使抢答器损坏，再购置一台新的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概念。

从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用可编程逻辑器件设计具有扩充功能的抢答器。

它以VHDL硬件描述语言作为平台，结合动手实验而完成的。

它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，实用于多种智力竞赛活动。

数字电子技术综合实验——四路竞赛抢答器的设计1 设计要求与方案论证1.1设计要求利用基本逻辑门电路、组合逻辑电路和触发器，设计一个四人抢答器，要求：①每个参加者控制一个按键，用其发出抢答信号。

②主持人有一个控制按键，用于将电路复位。

③开始后，先按动按钮者将其对应的发光二极管点亮，其他3人对该电路不起作用。

1.2 设计方案论证①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。

②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。

方案二电路比较完善，但成本较高，而本课题要求四路抢答，方案一电路简单成本低，性价比高，能够满足课题要求，故采用方案一设计。

2 抢答电路原理2.1 抢答电路框图控制电路由D触发器构成，完成基本的抢答功能。

主持人控制清零复位按钮，当有选手按动抢答键，对应的指示灯点亮，指示对应选手的编号，同时逻辑电路封锁其他按键抢答输入电路，禁止其他选手抢答。

2.2 四路抢答器电路设计四路抢答器在Multisim9.0环境下设计并仿真，设计电路如图1所示。

电路由4D触发器74LS175、4输入或非门CD4002、6反相器74LS04、4个抢答按键、1个清零复位按键和4个发光二极管组成。

抢答开始前，主持人按动“E”键清零复位，作好抢答准备，抢答队员开始抢答。

若“A”键按下，对应的指示灯LED1点亮，此时，若“B”键或“C”键或“D”键按下，均不改变显示状态，维持LED1灯亮，A队回答完问题后，开始下一题抢答前，主持人必须按动“E”键清零。

图1 四路抢答器电路图3 单元电路设计及元器件选择3.1 单元电路设计（1）控制单元控制单元由D触发器构成，接通电源时，输入状态为零，无输出指示，但由于触发器在电源接通瞬间，输出状态有不确定因素（由于本设计无开机复位电路），所以，在抢答前，主持人必须按一下“E”键清零，作好抢答前的准备。

数字电子技术实习报告（四人智力比赛抢答器电路的设计）一、设计目的1.掌握四人智力比赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟习数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求1.设计任务设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力比赛抢答器。

选手时，数码管显示选手组号，同时对应的LED 灯亮。

2.设计要求1)四名选手编号为 :1,2,3,4。

各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的组号对应，也分别为 1,2,3,4。

2)给主持人设计一个控制按钮，用来控制系统清零 (抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

3)抢答器拥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，该选手编号立刻被锁存，并在抢答器上显示该编号，同时 LED 灯给出灯光提示，封闭输入编码电路，严禁其余选手抢答。

抢答选手编号向来保持到主持人清零为止。

4)用 555 产生频次为 1Hz 的脉冲信号，作为准时计数器的Ｃ P 信号。

三、四人智力比赛抢答器的电路原理及设计方案一 :1.四人智力比赛抢答器的原理仿真图以下其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到" 消除 " 状态，抢答器处于严禁状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置开始"状态，宣告 " 开始 "抢答器工作。

选手按抢答按钮抢答时，信号经过 D 触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD 译码器和发光二极管；依据信号点亮发光二极管和数码管显示按钮的编号。

当一轮抢答以后，准时器停止、严禁二次抢答、准时器显示节余时间。

假如再次抢答一定由主持人再次操作"消除 "和" 开始 " 状态开关。

２．单元电路的原理剖析：1）抢答器电路其功能主要有74LS175D触发器和74LS20和74LS00达成。

该电路达成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，；二是严禁其余选手按键操作无效。

工作过程：开关J2 置于 " 消除 " 端时， 74LS17Q5D 触发器的 CLR端均为０， Q端均为 0, =1，所以数码管显示0 全部发光二管Q 不亮；。

HEFEI UNIVERSITY四路抢答器仿真设计题目四路抢答器仿真设计班级自动化(1)班成员 YCT 11050310**PT 11050310**WW 11050310**时间 2014.5.19四路抢答器仿真设计目录一、前言 (1)二、方案设计 (1)三、理论分析 (2)四、电路设计 (2)1、晶体振荡器电路 (2)2、复位电路 (3)3、按键扫描部分 (3)4、显示部分 (4)五、软件模块 (6)六、系统组装调试 (8)七、总结 (8)参考文献 (9)附录 (10)四路抢答器仿真设计一、前言本设计要求能够在主持人按下开始键后，四个参赛者开始抢按自己的按键，谁的按键先按下，谁面前的灯就会亮并且有相应的提示，当参赛者耗时太多时又会有相应的提示。

根据设计的要求，本系统采用独立式按键，通过单片机不停的扫描按键来控制LED灯和蜂鸣器，并用定时器T0来定超时的时间，当超时的时候让蜂鸣器响。

二、方案设计（1）、总体设计方案一：采用可编程I/O口扩展芯片82558255作为单片机的扩展接口能实现很多功能，但是这个系统并不复杂，用8155会浪费很多的资源，而且8255要用P0和P2端口作为地址线对它进行读写，这样不仅浪费端口还使得编程变的复杂。

从节省资源和简化编程的角度考虑，放弃了此方案。

方案二：直接采用AT89C52单片机直接用单片机不仅编程被简化，还有效的利用了各个端口。

8051单片机的资源完全够这个系统的要求。

所以最终选择了此方案。

（2）、模块方案一：采用4*4矩阵键盘此种键盘是常用的按键扫描方法，但是本系统只需要六个按键，这样就会浪费十个，而且矩阵按键扫描要送数读数，对于编程很复杂，最终放弃了此方案。

方案二：采用独立式键盘本系统只要六个按键就可以，用独立式键盘不仅节省端口还使编程变得简单。

程序只要不停的读数检查就行。

所以，最终选择此方案。

2、系统总体设计方案与实现框图采用六个独立式的键盘作为按键输入，当在开始后有按键按下时，就会有对应于这个按键的灯亮并且蜂鸣器响一声，其它按键再按也无效。

EDA智能四路抢答器设计(框图+vhdl源程序+仿真图)-课程设计EDA智能四路抢答器设计(框图+vhdl源程序+仿真图) 设计目的 1. 进一步了解VHDL语言功能；2. 了解EDA在高频工作下的优势；3. 学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

实验环境 1 微型电子计算机（PC）；2. 安装Windows 2000以上操作系统，Maxplus软件等开发工具。

3. EDA综合实验仪，连线若干。

任务要求 1. 按照课题设计任务和要求，对设计系统进行验证调试或仿真；观察程序运行和仿真结果，判断其正确性。

2. 利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，注意材料收集与整理；3. 在第15周末之前完成预设计，并请指导教师审查，通过后方可进行下一步工作；4. 结束后，及时提交设计报告（含纸质稿、电子稿），要求格式规范、内容完整、结论正确。

工作进度计划序号起止日期工作内容1 2009.12.14~2009.12.14 在预设计的基础上，进一步查阅资料，完善设计方案.2 2009.12.15~2009.12.16 设计总体方案，编写代码，上机调试，实验仿真验证。

3 2009.12.17~2009.12.17 测试程序，完善功能，撰写设计报告。

42009.12.18 参加答辩，根据教师反馈意见，修改、完善设计报告。

摘要抢答器作为一种工具，已经广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。

但是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，减少兴致。

作为一个单位若专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，往往因长期存放使抢答器损坏，再购置一台新的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概念。

从实际应用出发,利用电子设计自动化( EDA)技术,用可编程逻辑器件设计具有扩充功能的抢答器。

它以VHDL硬件描述语言作为平台，结合动手实验而完成的。

它的特点是电路简单、制作方便、操作简单、方便、性能可靠，实用于多种智力竞赛活动。

4路抢答器课程设计报告课程设计报告：4路抢答器一、设计背景和目标抢答器是一种常见的教学装置，用于增强学生参与课堂互动和竞争的积极性。

为了提高现有抢答器的性能和功能，本次设计决定设计一款4路抢答器，以满足现代教育教学的需求。

本设计旨在通过增加抢答器的路数，提高课堂互动和竞争的效果，促进学生参与讨论和思考，培养学生的团队合作和竞争精神。

二、需求分析1.提高路数：既有的抢答器系统只能支持单一路数，不利于多个学生同时参与抢答活动，因此设计4路抢答器，以支持更多学生参与抢答。

2.精准识别：抢答器需要准确识别学生按下按钮的时间顺序，并显示该学生抢答的排名，以减少争议和纠纷。

3.考虑后续扩展：设计的抢答器具备一定的可扩展性，以满足未来可能增加的路数需求。

4.易于使用：抢答器的使用应简单方便，对教师和学生来说操作简单、直观。

三、系统设计1.硬件部分：抢答器由中控主机和多个答题器组成。

中控主机负责控制答题器的启动、暂停和排名显示，答题器则用于学生参与抢答。

中控主机需要具备多路输入和输出接口，以支持多个答题器的同时工作。

2.软件部分：中控主机需要具备按键扫描、计时、显示学生抢答排名等功能。

答题器则需要具备按键输入和与中控主机的通信功能。

四、应用场景本款4路抢答器适用于中小学课堂教学。

教师可以通过抢答器让学生在课堂上积极回答问题，增强学生对知识点的理解和记忆。

在团队竞赛中，抢答器也可以作为评分工具，用于记录团队的答题水平。

五、教学效果和可操作性评价1.教学效果：抢答器可以增强学生的参与度和互动性，培养学生的团队合作和竞争精神，促进学生思考和讨论，提高教学效果。

2.可操作性评价：抢答器的设计考虑到了简单方便的操作，教师和学生只需按下按钮即可完成相应操作，无需复杂的设置和操作过程，易于上手和使用。

六、结论本次设计的4路抢答器满足了现代教育教学的需求，提高了学生参与度和互动性。

通过抢答竞赛，可以培养学生的竞争意识和思考能力。

4.5 应用电路四
提示，有的以音乐的方式来体现）
从原理上讲，抢答器是一种典型的数字电路，
4路抢答器为例介绍抢答器的设计与仿真分析过程。

1．电路设计分析
（1）电路设计技术指标
①本例中的抢答器最多可供4名参赛选手使用，编号为1～4
（分别为S1～S4）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关S5
②
器发出间歇式声响，主持人清零后，声音提示停止。

③抢答先后的分辨率为1ms。

④开关S5作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关S5
清零，松开后则允许抢答，输入抢答信号由抢答按钮开关S1～S4实现。

⑤有抢答信号输入（开关S1～S4
开关按下时所对应的状态不变。

（2）方案论证
根据电路设计技术指标的要求，本例设计的数显抢答器考虑由常用的TTL 虑如何在第一个人按下按键后封锁其他人的信号传送，本例中采用控制D
发器的通道，让D触发器不能工作，导致其他信号传送无效。

2．仿真电路组成
4路抢答器原理电路如图4-43所示。

该电路由四D触发器（内部具有4个独立的D触发器）、
其中S1、S2、S3、S4为抢答人按钮，S5为主持人复位按钮。

74LS175为四D 触发器的输入端分别为D1、D2、D3、D4，输出端为Q1、Q1、Q2、Q2、Q3、Q3四D触发器具有共同的时钟端（CP）和共同的清除端（CLR）。

4路抢答器电路的主要器件是四D触发器74LS175，在仿真软件Multisim 10
图形符号如图4-44所示。

其中1D、2D、3D、4D为触发器的输入端，1Q、～1Q。

四人智力竞赛抢答器一、设计目的1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求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，蜂鸣器连续响1秒。

选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

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。

(4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。

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，音响持续1秒。

参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，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（音响持续1秒），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)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号，作为定时计数器的CP 信号。

三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 1、设计方案抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。

即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED 数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED 数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。

而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。

摘要本文设计可供四人抢答的抢答器电路并对其进行仿真。

首先本文提出了一种控制以及计时电路的方案，并对其进行了论证。

设计方案先利用D触发器及优先编码器74LS148N组成的抢答电路实施抢答电路的运行，然后利用555集成电路构成秒脉冲发生器；然后用其产生的矩形波触发倒计时计数器；运用输出的进位电压控制计时器的停止，并发生警报。

然后用Multisim9对电路进行仿真和整体的性能指标测试。

经过测验，得到了比较符合要求的仿真结果。

关键字：D触发器、优先编码器74LS148、七段显示译码器74LS48、555集成电路目录摘要 (I)目录 .............................................................................................................................. I I 绪论 . (1)第1章方案与论证 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 方案论证 (2)第2章单元电路设计 (4)2.1 抢答器按键保持与封锁电路 (4)2.1.1 74LS74D触发器 (4)2.2 选手号码显示电路 (6)2.2.1 74LS148优先编码器 (6)2.2.2 74LS248七段译码器 (8)2.3 脉冲发生器电路 (10)2.3.1 555定时器 (10)2.4 8421BCD码递减计数器电路 (12)2.4.1 十进制可逆计数器74LS192 (12)2.5 抢答及限时鸣响电路 (14)2.5.1 74LS04非门 (14)2.5.2 74LS02与非门 (15)总结 (17)参考文献 (18)附录Ⅰ总电路图 (19)附录Ⅱ元器件清单 (20)绪论关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。