HEBEI UNITED UNIVERSITY
电子技术课程设计说明书
设计题目：抢答器
学号：201214660104、201214170127、201214660210
学生姓名：李志权、刘玉可、尹世冲
专业班级：12电气3班
学院：电气工程学院
指导教师：何佳
2015年1月8日
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74LS175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Multisim12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。
关键词：D触发器74LS175；七段显示译码器74LS48；555集成电路；递减计数器；
目录
摘要.............................................................................................................................I
1 题目与要求 (3)
2 设计思路及总体方案 (2)
2.1设计思路 (3)
2.2总体方案 (3)
3 元器件选型及依据 (5)
4 单元电路的设计 (5)
4.1抢答模块电路原理 (6)
4.2台号显示模块电路原理 (6)
4.3倒计时模块电路原理 (7)
5 仿真与调试 (9)
6问题与收获 (10)
参考文献 (10)
1 题目与要求
1.1题目抢答器
1.2要求
1.四人抢答器，每人一个抢答按钮，并显示抢答者台号。
2.主持人功能：发出抢答指令，系统清零，预置30秒限时时间。
3.电路具有时间显示功能和限时功能。在限时内，有人抢答，显示电路停止工作。若限时时间到，未有抢答，也停止工作。
4.声响功能：当发出抢答信号或限时时间到，发出持续的单音以作提示；当30s 倒计时结束时，同样有持续的单音提示。
2 设计思路及总体方案
2.1设计思路
设计思路：利用D触发器上的置位或复位实现抢答电路的信号的优先输入，通过置数器、BCD七段显示译码器和数码管把优先抢答的选手号码显示出来；由555定时器组成的多谐振荡器发出的秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包括控制电路。
2.2 总体方案
2.2.1总体设计
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30秒，报警响声持续2秒。接通电源后，主持人按下复位开关，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；主持人按下开始开关，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，选手在给定时间内抢答时，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、二次抢答无效、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“复位”和“开始”状态开关。
2.2.2总体框图
抢答器的设计方框图如图2.1所示。包括抢答器电路，秒脉冲发生器电路、倒计时电路、译码与显示电路、报警电路和控制电路等六个部分组成。倒计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。其中抢答器，计数器和控制电路是系统的主要部分。抢答器电路完成抢答功能，计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接复位、启动计数器、译码显示电路的显示功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时蜂鸣器发声。30秒内如果有人抢答，显示器显示台号，计数器停止计数，相应台号的LED 灯发光，同时蜂鸣器发声。
图
2.1 抢答器电路总体结构框图
3 元器件选型及依据
5V电源2个
PB-DPST开关6个；
1K欧姆电阻10个；
74LS175N 1个
74LS192D 3个
74LS00D 2个
74LS21N 1个
555定时器2个
电容470nF 2个
电容100Nf 2个
LED小灯泡4个
74LS32D 2个
74LS08D 1个
74LS04D 1个
蜂鸣器2个
数码管3个
74LS48 3个
4 单元电路的设计
4.1抢答模块电路原理
图4.1抢答模块的电路原理图
电路可以完成两个功能：一是能够分辨出选手按键的先后顺序，并且能够锁存优先抢答选手的号码，同时置数显示电路显示编号；二是后面的选手按键操作将无效。
工作过程：若开关s8开启时，则输入为高电位“1”，经过D触发器Q1置1，则对应的LED灯1点亮，其他D触发器都置零，Q1、Q2、Q3、Q4通过两个2输入或门对置数器74LS192置数“0001”，在显示电路上显示出来。另外，将Q1’、Q2’、Q3’、Q4’通过四输入与门反馈到D触发器的CLK端，使其时钟信号处于无效状态，此时电路封锁，其他抢答按钮均无效。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置"清除"然后再进行下一轮抢答。
4.2台号显示模块电路原理
台号显示模块由置数器74LS192及BCD七段显示译码器，数码管组成，若1号台抢答则，通过或门将Q1、Q2、Q3、Q4连接到置数器的置数输入端，将其置为“0001”，再通过显示译码器在数码管上显示出来。同时倒计时停止，蜂鸣器发声。
图4.2台号显示模块的电路原理图
