数电课程设计-四路抢答器..

课题名称：数显抢答器的设计数字电子课程设计任务书目录1绪论1.1 摘要 (4)1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4)1.2 设计任务和要求 (4)1.3 方案比较 (4)2系统总体方案及硬件设计 (5)2.1 系统总体方案 (5)2.2 硬件设计 (6)3软件设计 (12)3.1 单元电路设计 (12)3.1.1 抢答电路 (12)3.1.2 定时电路 (14)3.1.3 报警电路 (15)3.1.4 时序控制电路 (15)4课程设计体会 (17)5参考文献 (18)摘要随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。

在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。

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，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。

一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。

本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。

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。

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，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。

优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。

当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示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。

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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。

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。

四位抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解四位抢答器的电路原理，掌握基本电子元件的功能及其在电路中的作用。

2. 学生能够描述四位抢答器的工作过程，解释其抢答功能的实现原理。

3. 学生能够运用所学知识分析并解决四位抢答器在实际应用中可能出现的问题。

技能目标：1. 学生能够独立完成四位抢答器的组装和调试，培养动手实践能力。

2. 学生能够运用逻辑思维和问题解决策略，对四位抢答器进行故障排查和维修。

3. 学生能够通过团队合作，共同完成四位抢答器的设计和优化，提高沟通与协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够对电子技术产生兴趣，激发学习热情，培养积极探索的精神。

2. 学生能够在实践中体验成功与失败，培养面对挫折的勇气和解决问题的信心。

3. 学生能够认识到团队协作的重要性，培养集体荣誉感和责任感。

课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重培养学生的动手能力、逻辑思维能力和团队协作能力。

学生特点：六年级学生，具备一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，但注意力集中时间有限。

教学要求：教师需结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重实践操作，提高学生的参与度和兴趣。

同时，关注学生的个体差异，给予不同层次的学生适当指导，确保课程目标的实现。

通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高综合运用能力。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子元件认识：介绍四位抢答器中所用到的电子元件，如按钮、LED灯、晶体管、继电器等，使学生了解各元件的作用和特点。

2. 电路原理分析：讲解四位抢答器的电路原理，包括基本电路图、触发电路、锁存电路和译码显示电路等，帮助学生掌握抢答器的工作原理。

3. 组装与调试：指导学生进行四位抢答器的组装，学习焊接技术，学会使用万用表等调试工具，进行电路调试，确保抢答器的正常工作。

4. 故障排查与维修：教授学生如何分析四位抢答器可能出现的故障，掌握排查故障的方法，学会简单的维修技巧。

目录1、设计目的与要求 (2)1.1 目的 (2)1.2 设计任务与要求 (2)2、洗衣机控制电路原理及电路设计 (2)2.1原理图 (2)2.2 LED显示电机的正反转 (3)2.3 蜂鸣器电路 (3)2.4 正反转逻辑 (4)2.5 置数电路 (5)2.6 脉冲信号电路 (6)2.7 总的电路图 (6)3 元件的选择 (7)4 电路的焊接 (8)5 性能测试 (9)6 讨论于总结 (9)7 参考文献 (9)一实验目的和要求设计性1.1目的1. 学习数字逻辑等电路设计方法，熟知计时计数器、译码显示和计时门控电路的工作原理及特点。

2. 掌握洗衣机控制电路的设计、组装与调试方法。

3. 熟悉数字和模拟集成电路的设计和使用方法。

4. 培养勤奋认真、分析故障和解决问题的能力。

1.2设计任务与要求设计制作一个洗衣机控制器，具有如下功能：1)采用中小规模集成芯片设计洗衣机的控制定时器，控制洗衣机电机作如下运转：2)洗涤电机用两个继电器控制。

3)用两位数码管显示洗涤的预置时间（分钟数），按倒计时方式对洗涤过程作计时显示，直至时间到而停机。

洗涤定时时间在0~10min内用户任意设定。

4)当定时时间到达终点时，一方面使电机停转，同时发出音响信号提醒用户注意。

5)洗涤过程在送入预置时间后即开始运转。

二洗衣机控制电路原理及电路设计2.1原理图两级定时电路本定时器包括两级定时：一是总洗涤过程的；二是在总洗涤过程中包含电机的正转、反转和暂停三种定时，并且这三种定时是反复循环直至总定时时间到为止。

由驱动电路控制表2可得：当总定时时间在0~10min以内设定一个数值后T为高电平，然后用倒计时方法每分钟减1，直至T变为0。

实现定时的方法很多，比如采用单稳电路实现，又如将定时初值预置到计数器中，使计数器运行在减计数状态，当减到全零时，则定时时间到。

本电路就可采用这种方法。

当秒脉冲发生器的时钟信号经60分频后，得到分脉冲信号。

洗涤定时时间的初值先通过拨盘或数码开关设置到洗涤时间计数器中，每当分脉冲到来计数器减1，直至减到定时时间到为止。

西安邮电学院数字电路课程设计报告书学院名称：计算机学院学生姓名：陈龙（19）专业名称：网络工程班级：网络0903实习时间：2011年06月06日至2011年06月18日一．设计题目：四路数字抢答器。

二．设计要求:数字抢答器允许在规定的时间内进行抢答,可以数字显示抢答者的序号,并配有相应的灯光指示.对犯规的抢答者,除用灯光报警外,还应显示出犯规者的序号,若规定抢答时间已过,要求告示任何输入的抢答信号君无效,除非重新下达抢答命令.1.此抢答器要求有四路，抢答后其余人抢答无效；2．抢答时间为10秒，在此期间内的抢答视为有效，并用灯指示；3．抢答开始前及计时结束后抢答无效，并用灯指示。

三．使用器件：1.集成器件：74LS75 1片 74LS161 2片 74LS48 2片 74LS04 1片 74LS08 1片74LS20 1片 74LS148 1片 74LS00 1片 555定时器 1片2.其它器材：红灯1个绿灯 1个电阻 150千欧 ,4.7 千欧各一个100欧限流电阻 4个电容 4.7uf 10uf 导线若干面包板 1块七段数码管 2个四. 设计方案由上图所示，主持人宣布开始后，计时电路产生10秒的倒计时，同时抢答电路准备接受抢答。

有人抢答后，抢答电路将当前状态所存，并送入译码显示电路，显示抢答者序号，同时计时电路停止计时，状态电路给出指示表明抢答有效。

如果在主持人宣布开始之前有人抢答，或者计时结束之后有人抢答，状态电路给出指示，表明抢答无效。

一轮抢答结束后，需有主持人进行复位操作，即使抢答电路解锁，计时电路复位，然后开始下一轮的抢答。

1.时钟电路时钟电路采用555产生1Hz的脉冲信号，电路图如下：VCC2.计时电路计时电路采用161芯片，产生10秒的倒计时161功能表如下：状态转移图如下：计时到0后，由主持人电路产生置数信号，使161载入初值0110. 电路图如下：74LS04N时钟信置数信使能信CBA3. 抢答电路抢答电路要求一人抢答后，其他人的抢答均无效。

四路抢答器课程设计设计参考一、数码抢答器1.设计要求（1）8个参赛选手，用0~7号表示，抢答赛中，锁定并显示最先抢答选手号。

（2）报警提醒主持人等功能。

（3）主持人控制电路。

2．课题涵盖的知识点编码器、锁存器、脉冲发生器、译码器、三极管的开关特性应用等知识。

3．设计课题中部分单元电路的原理说明（1图1.1 数码抢答器的整机工作原理构图数码抢答器的整机工作原理构图如图1.1所示。

图1.2 数码抢答器实验板。

图1.3提供了一种供参考用的整机电路图。

电路组成如下：U1组成8线3线编码器，U3、U7A形成锁存脉冲，其中C1有延时作用，74LS175锁存编码信号，S9为主持人复位开关，U6、SMG1组成译码显示电路，U5、U7B组成报警电路。

图1.2 数码抢答器实验板（2）编码器按照预先的约定用文字、数码、图形等字符或图片表示特定对象的过程统称为编码，如学生的学号、考号、邮编等都属于编码，但在数字、微机、单片机等系统中，多利用多位的二进制数码0和1按照某种预先约定的规律排列，组成不同的数码，表示某一具体特定事物或含义，之所以编为二进制码是因为二进制数便于进行存储、运算等各种数字信号处理，而且电路实现简单。

在本项目中为了便于锁存、显示抢答的选手号，可利用二进制编码器将8位选手的按键号编为3信二进制数码。

编码器可以用小规模集成电路设计而成，也可以直接用中规模集成电路如8线-3线编码器74148来实现。

此电路如有74147还可以有10个输入抢答端。

（3）译码显示器本项目可采用七段数码显示译码器。

其作用是将8421BCD码译码后通过数码管显示出来，译码是编码的逆过程。

数码管是由发光二极管显示字段的显示器件，在数字电路和单片机中广泛采用的是七段数码管，这种数码管的显示字段各对应一个发光二极管，根据发光二极管在数码管内部的连接形状不同分为共阴极和共阳极两种。

可编辑修改图1.3 供参考用的整机电路图精品文档驱动共阴数码管的显示译码器可采用MC14511，其功能表如表1.1。

数字电子技术基础课程设计二、设计任务与要求1、设计任务设计一个由四人参加的智力竞赛抢答电路，当主持人宣布“开始”，显示出首先作出判断的参加竞赛者。

功能：（1）清零功能：可用触发器的异步复位端实现，由主持人控制。

（2）抢答键控功能：可用触发器和门电路实现。

（3）显示功能：可用发光二极管显示，用蜂呜器发声。

2、设计要求（1）选择适当的元器件，设计该电路。

以实现上述功能。

（2）利用Protel99绘制其电路原理图。

（3）对每个元器件选择合适的封装，形成网络表文件。

（4）选择正确的布线规则，形成该电路的PCB板图三、总体方案设计1、抢答器结构框图抢答器的结构框图如下图所示，主要由开关按钮、触发锁存电路、脉冲信号发生器、LED显示电路和蜂鸣器报警电路组成。

2、总体方案设计采用74LS175为主芯片的设计方案抢答器的电路设计图使用Protel绘制，结果如图2 所示。

图2抢答器电路设计方案该电路由四D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。

74LS175为四D触发器，其内部具有四个独立的D 触发器。

74LS20为四输入端的与非门，一块芯片中有两个独立的与非门。

74LS00为二输入端的与非门，在一块芯片中有4个独立的与非门。

优先判决电路用来判断哪一个预定状态优先发生的电路，如判断知识竞赛中谁先抢答。

当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码对应的LED灯变亮同时蜂鸣器产生音响。

主持人按钮实现复位，开始下一题抢答。

3、电路工作原理电路上电后，按下复位按键S5实现清零功能，/Q1~ /Q4输出高电平，与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。

同时以Q1〜Q4作为输入的或非门输出为高电平，经非门输出低电平，蜂鸣器不响；经与门使脉冲正常输入。

松开复位键，电路进入准备状态。

假设有按键S3 （3号选手）被按下，Q3输出变为高电平，/Q3变为低电平。

从而导致对应得LED被点亮，或非门的输出将由高变成低电平，经非门变为高电平使蜂鸣器鸣叫。

一、设计要求用组合逻辑器件CD4511构成四路抢答器。

CD4511实现优先抢答的锁存、译码输出驱动LED ，数码管显示先抢答者的号码，同时四路抢答器发出响声，主持人通过“复位”按钮清除LED数码管的显示和停止响声。

CD4511是具有锁存功能的BCD码4—7线译码区动器。

CD4511能将输入的二一十进制码(8421BCD码)译成七段码(a～g)，驱动共阴极LED数码管。

它是16脚双列直插式CMOS的集成器件，引脚排列如图1所示。

其各引脚功能如下：●U∞、Uss分别是正、负电源端，电源电压范围是3～18V。

●A、B、C、D是8421BCD码输入端。

A 是低位，D是高位。

i圈1cD4511的管脚排列圈：●a～g是七段译码输出，高电平有效。

●LT是灯测试端。

当LT=0时，无论其他输入端状态如何，此时a～g全为1，LED所有段全亮。

可利用此来检查数码管的好坏。

●BI是消隐控制端。

当Bl=O，且LT=1时，a～g全为0，数码管不亮。

●LE是锁存控制端。

当LE=0时选通，LE=1 时锁存。

时钟脉冲产生电路二、设计目的抢答器对于我们来说都不陌生，它应用于很多竞赛场合，是参赛者用来抢答的工具，真正实现先抢先答，让最先抢到的选手来回答问题。

依靠抢答器来断定抢答的先后，更好地实现公平公正的原则。

本系统可以供四名选手进行抢答，主持人使能抢答器工作后，当第一个选手按下按键时，相应的指示灯亮和蜂鸣器响，同时锁住抢答器，即其他选手按下按键不起作用，从而实现先抢先答的功能，直到主持人重新复位后方可抢答。

使用中小型集成电路和门电路设计四人抢答器。

功能：•可同时供4名选手参加比赛，各用一个抢答按钮，按钮编号和选手的编号相对应；•用发光二极管显示第一抢答者对应的指示灯亮；并使其余抢答开关不起作用；•主持人用一个控制开关，用来控制抢答器的清零和抢答开始；•使用555定时器产生一个1KHz的周期信号作为时钟信号。

三，电路设计方案a,无人抢答时所有的输出为零b按下抢答按钮c触发器翻转d显示电路：LED发光e报警电路：蜂鸣器发声f脉冲封锁以实现优先判决g主持人控制开关控制电路四、电路原理图及单元电路设计及参数计算(A)选手按键设计如图1(B)LED显示如图2CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱1. CD4511的引脚CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。

数字电路课程设计—四路抢答器数字逻辑课程设计报告——数字抢答器学院名称：通信与信息工程工程学院学生姓名：专业名称：信息工程班级：信息工程实习时间：2012年6月18 日——2012年6月29 日课程设计报告一．课程设计题目：四路数字抢答器二．任务和要求：设计一个数字式抢答器，具体要求如下：1．要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为10秒，输入抢答信号实在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的序号，绿灯亮。

2．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。

3．选做：在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显示无用字符（可自行确定）。

4．选做：不仅能显示抢答者的序号并且能显示抢答次序。

三．总体方案的选择方案一：其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨接地，抢答器处于禁止状态，组号显示器显示“0”，定时器显示时间(0秒)；若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其组号；由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。

在主持人读完题目后，将开关接上电源，宣布"开始"抢答，定时器开始计时，选手在10秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。

当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时间。

如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开关。

方案二：脉冲电路计 时 电 路译 码 电 路译 码 显 示控制 电路主持人开 关违规报 警电路译码显示译码电路锁存电路优先编 码电路抢答按钮方案二与方案一的原理大致相同，区别在于方案二是“先锁后编”，后者是“先编后锁”：方案一的实现要用148优先编码器 ，实际中其7IN 管脚的控制却比较复杂，还要设法控制75的使能端；方案二则直接将抢答信号作为75锁存器的输入信号，再使用或非门来实现编码，且其只受锁存电路的控制，所以只需控制好75 的使能端即可。

故采用方案二。

四．单元电路的设计 1.脉冲电路：由555电路提供CP 脉冲信号脉冲电路计 时 电 路译 码 电 路译 码 显 示控制 电路主持人开 关违规报 警电路译码显示译码电路选手号转换电路锁存电路抢答按钮2.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7475来实现，当74LS75的4，13号管角的信号为“0”时，它将保持原来的状态：74LS75真值表：D C Q1 1 10 1 0X 0 Qn74LS75的管脚图为：747514131211109123456715VccD 0Q 0D 1Q 3100-12281613E 2-3D 2D 3输入输出E D LH H H L XQ Q H L LH7475功能表保持当有一组队员按下开关后（高电平有效），Q1,Q2,Q3,Q4中有一个信号 为1，则它们四个通过与非门后的信号为1，在通过非门后，它变为0， 接入G12,G34,7475实现锁存功能，保持状态不变。

四路抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解并掌握四路抢答器的基本工作原理；2. 学生能够描述四路抢答器的电路组成及其功能；3. 学生掌握数字电路中基本逻辑门的使用，并了解其在抢答器中的应用。

技能目标：1. 学生能够独立完成四路抢答器的电路搭建；2. 学生能够通过实际操作，解决抢答器电路中出现的问题；3. 学生能够运用所学知识，设计简单的数字电路。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，提高学习主动性和积极性；2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通与协作；3. 学生在课程学习过程中，树立正确的价值观，认识到科技发展对国家和社会的重要性。

课程性质：本课程属于电子技术领域，结合物理知识与实际操作，提高学生的动手能力和解决问题的能力。

学生特点：初三学生，具备一定的物理知识和动手能力，对电子技术有一定的好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，提高学生的创新意识和团队协作能力。

通过课程目标的分解，将预期学习成果具体化，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 数字电路基础知识- 逻辑门原理及种类（与门、或门、非门等）- 四路抢答器电路原理2. 四路抢答器电路组成- 抢答信号发生器- 逻辑判断电路- 锁定电路- 指示灯电路3. 电路搭建与调试- 数字电路元件的识别与使用- 四路抢答器电路搭建方法- 电路调试技巧及故障排查4. 教学大纲- 第一章：数字电路基础知识（1课时）- 第二章：四路抢答器电路组成（1课时）- 第三章：电路搭建与调试（2课时）5. 教材关联- 《电子技术基础》第四章：数字电路基础- 《电子技术基础》第五章：数字电路应用实例教学内容安排和进度：第一周：数字电路基础知识学习，了解逻辑门原理及种类；第二周：学习四路抢答器电路组成，分析各部分功能；第三周：动手搭建四路抢答器电路，进行调试与故障排查；第四周：巩固所学知识，开展小组合作，设计并展示创新性数字电路作品。