数字抢答器设计

数字电路课程设计一、设计任务和要求：1. 抢答器同时供4名选手抢答，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，定时器进行计时（0~9）。

2. 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。

3. 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的时间,绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。

4. 在“抢答开始”命令发出后，超出规定时间无人抢答，定时显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红灯亮。

5．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者序号:红灯亮。

二、总体方案选择：工作原理如框图所示：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器显示0，定时器显示时间（0）；此时,若有人抢答, 为违规抢答,LED显示器显示其编号,并红灯警告.定时器显示不变;主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，抢答器工作，同时定时器计时,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。

若在10秒内无人抢答，10秒到后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效，且红灯亮。

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。

数字抢答器框图：抢答按钮优先编码锁存器译码电路译码显示电路主持人控控制电路制开关秒脉冲产生定时电路译码电路显示电路三,单元电路设计所用器材芯片数量芯片数量555一片74LS161一片74LS75一片74LS32一片74LS48两片74LS20 一片74L04 一片七段显示管两个74L08一片发光二极管2个74L000 一个电阻6个电容:0.01uf 4.7uf 各一个面包板一块该电路完成两个功能：一是分辨出抢答的先后，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。

数字抢答器电路设计一、设计题目八路竞赛抢答器二、课程设计目的1、培养数字电路的设计能力。

2、掌握抢答器电脑设计方法。

三、设计内容和要求3.1 设计内容⒈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，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

⒉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)和抢答的开始。

⒊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，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。

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.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告3.2 设计要求⒈抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30s)。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出声响。

⒉参赛选手在设定的时间内抢答，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。

⒊如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。

四、设计总体框如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。

其工作原理如下：抢答器系统原理框图如上所示。

它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能五、单元电路设计方案和原理说明⒈抢答器电路设计其原理说明：(1)、抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。

数字电路课程设计——抢答器的设计一、实验目的：四路数字抢答器的设计二、实验要求：1. 抢答器同时供4名选手抢答，分别用4个按钮D１~ D４表示。

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

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LED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，且一次抢答的时间由主持人设定（如10秒）。

当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时（0~9）。

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，显示器上显示选手的编号和抢答的时间,绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，禁止抢答，定时显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红灯亮。

7．在主持人未启动“开始”键前，如有抢答者则其对应的红灯亮，同时数码管显示其号码。

8、选做功能:要求不仅要显示组号,还要显示抢答的次序。

三、实验框图及总体设计：如图所示为总体方框图。

其工作原理为：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器灭灯，开关灯灭，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，开关灯亮，抢答器工作，同时定时器倒计时。

选手犯规提前抢答时，抢答器完成：编号锁存、编号显示以及对应红灯亮。

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。

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将开关接地并重新复位。

数字抢答器框图：四、主要单元电路设计：所用器材:1、输入控制电路：此电路要求能够区分抢答者是否违规：若输入的抢答信号是在“抢答开始”命令下达之前发出，则该抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢答无效”信号，并配合抢先信号锁定电路使抢答者所在组对应的指示灯亮；若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，则抢答有效。

数字抢答器的设计1、设计要求（1）8路开关输入。

（2）显示与输入开关编号相应的数字1~8。

（3）输出具有唯一性和时序第一的特征。

2、设计原理及框图本设计的重要任务是准确判断第一时间抢答者的信号并将其锁存。

实现这一功能可用触发器或锁存器等。

在得到第一抢答器信号后，立即将其输入锁存，并使其他组别的抢答器信号无效。

当电路锁存第一抢答信号后，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答组别的数字。

完成本次抢答后，由节目主持人控制解锁电路，电路清零，重新开始抢答。

根据抢答器的工作原理，其设计框图如图1所示。

图1 抢答器设计框图3、单元电路设计及仿真调试1）抢答开关电路和触发锁存电路抢答开关电路由多路开关组成，每一竞赛者与一组开关对应。

开关为动合型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动断开。

8路抢答器开关如图2所示，电路中R1~R8为上拉线电阻，本电路采用CMOS集成电路组成，故上拉电阻采用1 MΩ的电阻。

当按下任一开关时，相应的输入为低电平，否则为高电平，如电路中按下开关5，对应的电路输入端5D输入低电平，其他路输入高电平。

当某一开关首先被按下时，触发器锁存电路被触发，在输出端输出相应的开关电平信号，利用这个变化的开关电平将本触发电路锁存，使随后其他开关触发输入无效。

8路触发器锁存电路如图2所示，图中74HC375为八边沿D锁存器，当所有开关均未按下时，锁存器输出为高电平。

经8输入与非门和非门后的反馈信号仍然为高电平，该信号送入到与门U4输入端，控制与门开启，从而控制时钟信号加到CLK端。

抢答开始后，当某一组竞赛者将开关首先按下时，必然有一路D锁存器的输入为低电平，经锁存器后输出为低电平，使反馈信号为低电平，从而封锁时钟信号。

这时，随后的竞赛者按下按钮无效，达到锁存第一时间抢答者的目的。

图22）编码电路编码电路的作用是将某一开关信号转换成相应的8421BCD码，以提供数字显示电路所需要的编码输入。

编码电路采用74HC147集成电路，该集成电路为10线-4线优先编码器，输入低电平有效，当某一输入为低电平时，输出为相应的8421BCD码的反码，该编码器多余的输入端应接高电平。