数字逻辑课程设计_智力竞赛抢答器逻辑电路设计

山东大学威海分校智力竞赛抢答器班级： XXXXXXXXXXXX姓名： XXXXXXXXX学号： XXXXXXXXXXX一、实验目的1．学习智力竞赛抢答器电路的工作原理。

2．学习综合数字电子电路的设计、实现和调试方法。

二、实验内容和要求1、实验内容设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。

2、实验要求每组设置一个抢答按钮供抢答者使用；电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。

在此基础上再增加计分电路和犯规电路。

三、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。

抢答时间设定9秒，时间到了之后，红色警报灯亮。

接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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，警报灯亮，显示禁止抢答，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，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、警灯提示。

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、系统框图当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。

当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。

然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。

最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。

若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

西安邮电学院数字电路课程设计报告书——数字抢答器学院名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：班级：实习时间：数字电路课程设计------------数字抢答器一、课程设计题目数字式抢答器二、设计任务和要求1．抢答器同时可供4路参赛选手同时抢答，分别用4个按钮S0~S3来控制。

2. 设置一个主持人开关，用来控制抢答的开始和结束。

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，并在数码管上显示，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. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间为10秒。

当主持人启动"开始"键后，定时器采用倒计时计数到0。

5. 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，绿灯亮，数码管上显示选手的编号和剩余抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到（计数至0），有人抢答，则为超时抢答。

红灯亮，并在数码管管上显示该抢答选手。

7.如果主持人未启动“开始”键，有人抢答，为提前抢答。

显示其号码，此时红灯亮提示。

三、数字抢答器总体方案1. 接通电源后，主持人将开关拨到"高电平"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示为0,定时器显示为0。

此时, 若有人抢答, 为违规抢答数码管显示其编号,并红灯警告.定时器显示不变。

2.主持人将开关置于”开始”状态，宣布"开始"抢答，抢答器工作, 定时器倒计时, 选手在定时时间内抢答时，抢答器完成, 编号锁存, 编号显示, 绿灯亮表示抢答有效。

3.若在10秒内无人抢答，10秒后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效。

如果再次抢答必须由主持人再次操作"开始"状态开关。

四、单元电路设计1.抢答器电路的设计 (即完成锁存和显示功能)（1）抢答, 锁存电路:在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由74LS75来实现,当74LS75的4，13号管角的信号为使能端，当为“0”时，它将保持原来的状态：74LS75的管脚图和真值表：7475功能表D0Q0D1Q3Vcc有一组队员按下开关后，Q1，Q2，Q3，Q4中有一个信号为0，则它们四个通过与门后的信号为0，接入E12和E34,7475实现锁存功能，保持状态不变。

目录一．摘要 (2)二．设计任务书 (3)2.1 设计题目 (3)2.2 技术要求 (3)2.3 给定条件及元器件 (3)2.4 设计内容 (4)三．电路的组成及工作原理 (5)四．元器件的选取及其引脚图和功能 (7)五．整机电路图 (12)六．元件明细表 (13)七．总结 (14)八．参考文献 (16)一．摘要本文是利用双D触发器74LS74和同步十进制计数器74LS192及简单门电路设计，实现智力竞赛抢答计时器，这好比一名公正的裁判员，它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。

本设计实现的是三路抢答，其具有抢答,倒计时，及倒计时暂停功能等。

关键词：三人抢答器智力抢答二．设计任务书2.1 设计题目：智力竞赛抢答计时器的设计。

2.2 技术要求：1)设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器；2)当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响。

此时抢答器不再接收其他输入信号；3)电路具有回答问题时间的功能。

要求回答问题的时间小于100秒（显示为0~99），时间显示采用倒计时的方式，当达到限定时间时发出声响以示警告。

2.3 给定条件及元器件：1)要求电路主要选用中规模T T L集成电路C T74系列；2)电源电压为5V；3)用LE D数码管显示时间。

2.4 设计内容：1)电路各部分的组成和工作原理；2)元器件的选取及其电路图和功能；3)整机电路图；4)元件明细表；5)参考文献；6)在设计过程中遇到何问题，其原因及解决办法的心得体会。

三．电路的组成及工作原理根据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计事系统的组成框图如下图所示。

它主要有六部分组成：图1 智力竞赛抢答计时器系统组成框图1)抢答器——是智力竞赛抢答器的核心。

当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二极管亮（或音响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。

2)清零装置——供比赛开始前裁判员使用。

数字逻辑课程设计报告--数字式竞赛抢答器课程设计课程名称电子技术综合设计与实践题目名称数字式竞赛抢答器学生学院专业班级学号学生姓名指导教师2013年6 月14日广东工业大学课程设计任务书题目名称数字式竞赛抢答器学生学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容数字式竞赛抢答器。

二、课程设计的要求与数据设计要求包括：1. 设计1个可容纳6组参赛队的数字式抢答器，每组设1个按钮，供抢答者使用；2. 当1个抢答者抢答后，其他抢答者的按钮不起作用；3. 设置1个主持人复位按键；4. 主持人复位后，开始抢答，由数码管显示其组别；5. 设置1个计分电路，每组开始预置10分，由主持人计分，答对1次计1分，打错1次扣1分。

6. 主持人复位开始抢答后，设置一个9s的倒计时显示。

若9s内有某组抢答，则计时器停止计时，显示当前计数值；若9s到时仍无人抢答，计时停止显示0s，此时不可抢答。

回复抢答需要主持人复位。

注：由于DE2板数码管数量有限，由于有6组的分值均需要显示，所以有一部分组别的分值可以用指示灯来模拟显示。

三、课程设计应完成的工作1. 利用各种电子器件设计数字式竞赛抢答器；2. 利用DE2板对所设计的电路进行验证；3. 总结电路设计结果，撰写课程设计报告。

四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 欧阳星明. 数字逻辑（第四版）[M]. 武汉：华中科技大学出版社, 2009.2: 194-195.[2] 陈永甫. 数字电路基础及快速识图[M]. 北京：人民邮电出版社, 2003.5: 275-279.[3] 张锁良. 数字电子技术基础[M]. 北京：北京邮电大学出版社, 2011.8: 329-334.[4] 荀殿栋等. 数字电路设计实用手册[M]. 北京：电子工业出版社, 2003.7: 105-107.发出任务书日期：2013 年 6 月 4 日指导教师签名：计划完成日期：2013 年6 月14 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：摘要数字式竞赛抢答器是由一个互锁电路构成的。

一．设计题目数字式竞赛抢答内容与要求：设计制作一个可容纳八组参赛的数字式抢答器，每组抢答按钮供抢答时使用，且电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。

在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时电路应具有自锁功能，使别的抢答开关不起作用。

还要设置计分（含加分与扣分）电路。

对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。

二．设计方式和要求1 在电脑上应用虚拟电子工作台（EWB）进行设计，调试，仿真；2 要求有课题综述，电路设计框，逻辑电路计算图，可在EWB模拟运行通过；3 每人独立完成课程设计。

4每个人都要进行电脑演示课程设计答辩，时间约为5~10分钟；5答辩后课程设计报告。

三 .所用器件4516（二进制向上向下计算器）8个76116（锁存器）1个74148（8-3优先编码器）1个74138（3-8译码器）1个显示译码器，开关，电源若干，逻辑门若干，方波发生器，蜂鸣器等四 .抢答器方框图五. 器件功能及电路分析174148（8-3优先编码器）分析：当第7个管脚为0时第6个时为1，5为2，4为3，2为5，1为6，0为7，全为1时为8（又由于8二进制应为1000，与A3=GS，并且第7个管脚作用）结论：实现8个开关转换成2进制数，电路图如下：276116（锁存器）分析：LEA+LEB有1个为1即为1，故接74148的GS（开始GS为1，第1个信号为0，故加非门，使原来为0后工作时为1，达到锁存器目的。

结论：实现锁存功能（第1组有效，第2组以及后面的组别均无效）33-8译码器4 4516（2进制加减器）功能简述：当CE为0时正常工作，CE为1时不工作，与74138联立，实现加减器功能，CP为上升沿时加1（在UP/DN=1时）CP为上升沿时减1（在UP/DN=0时）UP/DN由加分减分控制开关决定，下面如图所示：下面为蜂鸣器分析：当OA端有高电平时，蜂鸣器响（提前抢答时）超时时由方波信号发生器发生T=1/F（F=0.2HZ）为5S的脉冲，使达到延时效果。

设计题目：简易智力竞赛抢答器的设计与制作一、设计要求抢答器可供四组抢答，有人抢答时，蜂鸣器发声，同时优先抢答者对应的指示灯亮，而后抢答者对应的指示灯不亮。

主持人具有将抢答器复原的功能。

智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路，主要由开关阵列电路、触发锁存电路、显示电路几部分构成。

二、总体设计电路由选手和主持人开关、触发锁存电路、抢答鉴别电路和显示电路组成。

三、单元电路设计1、选手开关和主持人开关选手开关由下面四个开关组成，四位抢答者通过开断各自的开关开关实现抢答，给译码器输入高低电平，其中低电平为有效信号2Q03Q17Q16Q210Q211Q315Q314D04D15D212D313CLK9MR1+5V200200200200R4CV5TR2GND1TH6DC7Q3VCC847K47K0.01U0.01UFGND+5V910121374LS04246810874LS2013121245674LS20GNDLED74LS1752、触发锁存电路此电路有74LS175组成。

它具有以下功能：①清零功能用集成触发器清除端实现，由主持人输入手动负脉冲控制②四个抢答键控制功能有按键实现③显示功能用数字逻辑箱中的发光二极管实现④脉冲信号控制功能由主持人输入手动正脉冲控制74LS175真值表如下GN10K 10K 10K 10K47K47K0.01UFGND135911LED4、显示电路电路由四个发光二极管和四个200欧电阻串联组成，哪个选手先抢到对应的灯即亮。

1TH6 DC7 Q3847K47K0.01UF GND+5V5、时钟脉冲电路由555定时器和两个0.01uF 的电容和470欧姆的电阻组成多谐振荡。

2Q03Q17Q16Q210Q211Q315Q314D0D1D2D3CLK MR200200200200910121374LS04874LS2013121274LS20GND LED74LS175四、总电路图抢答开始时，主持人清楚信号按下复位开关，74SL175的输出Q1~Q全为0，所有发光二极管LED均熄灭。

四人智力竞赛抢答器课程设计报告一、设计题目题目: 四人智力竞赛抢答器二、设计任务和规定1）设计任务设计一台可供4名选手参加比赛智力竞赛抢答器。

用数字显示抢答倒计时间, 由“9”倒计到“0”时, 无人抢答, 蜂鸣器持续响1秒。

选手抢答时, 数码显示选手组号, 同步蜂鸣器响1秒, 倒计时停止。

2）设计规定(1)4名选手编号为: 1, 2, 3, 4。

各有一种抢答按钮, 按钮编号与选手编号相应, 也分别为1, 2, 3, 4。

(2)给主持人设立一种控制按钮, 用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

(3)抢答器具备数据锁存和显示功能。

抢答开始后, 若有选手按动抢答按钮, 该选手编号及时锁存, 并在抢答显示屏上显示该编号, 同步扬声器给出音响提示, 封锁输入编码电路, 禁止其她选手抢答。

抢答选手编号始终保持到主持人将系统清零为止。

(4)抢答器具备定期（9秒）抢答功能。

当主持人按下开始按钮后, 定期器开始倒计时, 定期显示屏显示倒计时间, 若无人抢答, 倒计时结束时, 扬声器响, 音响持续1秒。

参赛选手在设定期间（9秒）内抢答有效, 抢答成功, 扬声器响, 音响持续1秒, 同步定期器停止倒计时, 抢答显示屏上显示选手编号, 定期显示屏上显示剩余抢答时间, 并保持到主持人将系统清零为止。

(5)如果抢答定期已到, 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, 时间显示屏显示0。

(6)可用石英晶体振荡器或者555定期器产生频率为1Hz脉冲信号, 作为定期计数器CP 信号。

三、原理电路设计:1.方案比较；方案一:抢答电路: 使用74ls175作为锁存电路, 当有人抢答时, 运用锁存器输出信号号将时钟脉冲置零, 74ls175及时被锁存, 同步蜂鸣器鸣叫1s, 这时抢答无效, 使用74ls148作为编码器, 对输入型号进行编码, 输出4位BCD码, 再将这四位BCD码输入共阴数码管里显示出抢答者编号。

智力竞赛抢答器1．实习的目的和任务目的：1.具有较强的扩展性。

2.用无线的方式实现抢答。

任务：1.设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，并用声、光指示；2.主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。

主持人宣布抢答开始时，按“开始”键，抢答开始，同时启动计时器计时；3.计时器计时采用倒计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。

若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。

倒计数定时器的时间可以随意预置；4.每组有一个计分器。

从预置的100分开始，由主持人控制。

答对者加10分，答错则扣10分；5.互锁功能。

2．实习要求1）从选择设计方案开始，首先按单元电路进行设计，选择合适的元件，最后画出总原理图。

2）均首先采用Multisim 7或EWB仿真软件进行仿真，后进行电路的实际安装和调试。

3）实习报告要按照格式来做。

实习结果要以打印稿上交，同时实习报告的电子版和设计的电路图，运行结果（.msm或ewb檔）也要上交统一制作做。

3．实习地点设计与仿真：福建农林大学田家炳楼软件实验室513和514；安装与调试：福建农林大学田家炳楼硬件实验室406和404；4．主要仪器设备（1）软件：数字电路仿真软件Multisim7（2）硬件：智力竞赛抢答器：器件数量型号三极管4个D触发器（74LS74）4个或非门4个发光二极管4个BUZZER 5个555定时器1个JK触发器3个CD4511译码器 1个 数字显示器 4个 74HC190 2个 D 触发器 4个5．实习内容 5.1.1电路原理：图5.1.1(智力竞赛抢答器的流程图)抢答器主要是由四个三极管、和四个D 触发器以及四个或非门构成，其中三极管是与主持人一起配合使用，用来控制是否开始抢答，当主持人将开关接地时，三极管截至，此时三极管可以当作一个二极管使用当有选手抢答时就通过三极管将信号传送给D 触发器，D 触发器在将信号传送给或非门并将其他选手锁存，同时将信号送给发光二极管与喇叭。

智力竞赛抢答器逻辑电路设计(1)智力竞赛抢答器是一种智能化的电子竞赛设备，可用于各种竞赛场合，比如学校的智力竞赛、电视节目的抢答环节等。

本文将介绍智力竞赛抢答器的逻辑电路设计。

一、总体设计思路智力竞赛抢答器采用数字电路设计，由主控芯片、按键模块、显示模块和声音提示模块等组成。

其总体设计思路如下：1. 按下按钮后，主控芯片接收到按键信号，停止计时，在显示屏上显示该答题者的编号，并发出声音提示。

2. 当有多个人同时按下按钮时，主控芯片将优先响应第一个按下按钮的人，忽略后续按下的人。

3. 主控芯片能够根据比赛规则，提前设置赛制、抢答时间等参数。

4. 显示屏能够显示当前有没有人抢答成功、哪位选手抢答成功、以及还有多长时间可以抢答等信息。

5. 抢答结束后，主控芯片将输出该选手的编号和得分，作为最终比赛成绩的一部分。

二、电路设计详解1. 主控芯片本抢答器采用AVR单片机ATmega16作为主控芯片。

优点是具有较强的计算能力、内置多个计数器和定时器，并且非常稳定可靠。

2. 按键模块按键模块由多个按钮和一个脉冲滤波电路组成。

脉冲滤波电路主要是为了防止按钮松动或者多次按下导致重复触发信号。

当有人按下按钮时，脉冲滤波电路会产生一个稳定的脉冲信号，经过扫描程序把当前按下的按钮编号记录到单片机中。

3. 显示模块本抢答器采用4位8段共阳数码管显示屏，它可以显示十进制数码、英文字母和符号。

显示模块需要与单片机进行通讯，通过数码管上的控制引脚来控制显示内容。

单片机通常采用借助集成芯片74HC595实现数码管的位选和段选。

声音提示模块是指按下按钮后，发出的“嘀嘀”声。

本抢答器采用5V蜂鸣器来实现，当单片机检测到有人按下按钮时，就会输出一个脉冲信号，让蜂鸣器发出声音。

5. 电源模块电源模块是整个抢答器电路的基础，它需要为单片机、显示器和按钮提供稳定的电源。

本抢答器采用直流5V电源输入，可以通过电池、USB接口、电源适配器等供电方式。

摘要在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。

通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。

电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。

当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由3个Q 及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。

扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。

经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。

关键词：三人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器目录1 设计任务及要求 (3)2 设定系统方案 (3)3单元电路设计、参数计算和器件选择 (4)3.1 抢答电路设计 (4)3.2 定时电路设计 (6)3.3报警电路设计 (9)4完整的电路图及电路的工作原理 (10)4.1完整电路图 (10)4.2 工作原理 (10)5 心得体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)三人智力竞赛抢答器1 设计任务及要求（1）设计一个供三人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，稍后的其他人按下开关则无效。

抢答器具有显示功能，即选手按动按钮，相应的LED发光二极管发光，同时扬声器发出声音。

（2）主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。

主持人宣布抢答开始时，按“开始”键，抢答开始，同时启动计时器计时；（3）计时器计时采用倒计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。

若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。

倒计数定时器的时间可以随意预置；电路具有回答问题时间控制功能，要求回答时间小于等于100秒（显示为99到0），当达到限定时间时，发出声响以示警告。