河南城建学院
电子技术基础课程设计报告
抢答器电路设计
姓名：李雲鹏
学号：091213126
专业班级： 0912131
指导老师：侯宁/贺伟
所在院系：电气与信息工程学院
2018年6月20日
目录
摘要2
一、设计任务与要求 (3)
1、设计任务 (3)
2、设计要求 (3)
二、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 (4)
2.1设计方案4
2.2系统框图4
2.3方案比较4
三、单元电路设计及元器件选择5
3.1抢答电路5
3.2定时电路6
3.3 复位电路7
3.4报警电路7
3.5时序控制电路7
3.6译码器电路和数码管显示电路的设计9
3.7元器件列表10
3.8四路抢答器总电路图11
四、电路仿真及PCB制作12
五、设计过程中的问题和解决办法优点与不足13
六、心得体会14
参考文献15
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、股票交易以及各种智力竞赛等。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地兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这是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，倒是有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。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。
数字抢答器有主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛组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功能。抢答开始后，若有选手安东强大按钮，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。
设计了一个四人抢答器控制电路，该电路具有计时起点与抢答命令同步，计时终点是第一个抢答者的抢答信号到来，超时而无人抢答题目作废；主持人发布抢答命令后，第一抢答者按下抢答键后，电路应记下第一抢答者的组别，并封锁其他各组的抢答信号；用扬声器提示第一抢答者产生；用发光二极管指指示第一抢答者等特点<功能）。其中，抢答电路用4D触发器<74LS175），二输入四与非门74LS00，四输入双与门<74LS21）,555定时器实现；报警电路用上拉电阻，发光二极管和蜂鸣器组合来实现；显示电路用七段共阳极数码管和译码器<74LS47）来实现；时钟电路用555定时器和十进制加减计数器<74LS192）来实现。利用Multisim 10对设计的电路进行仿真，可以得到设计要求的结果。
关键词：四人抢答器；抢答信号；声光报警；定时电路
一、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。
二、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计
2.1、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，报警响声持续1秒。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；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，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。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。
图2 抢答电路
其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D触发器的清零端为低电平，使D触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开始”时，D触发器Q非端前一状态为高电平，四个Q非端与在一起为高电平，再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答信号为低电平，与门U11输出端为低电平给D触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答信号为高电平，并和U2的输出信号和借位信号与在一起，使得U11输出端为高电平给D触发器，于是D触发器就有一个上升沿，使得抢答信号经D触发器触发锁存再经过译码器74ls48译码，把相应的信号显示在数码管上。另外，当选手松开按键后，D触发器的Q非前一状态为低电平，与在一起后给与门U11,使得U11的输出端为低电平给D触发器，则D触发器的脉冲输入端恢复原来状态，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕，主持人控制开关S是抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。
3.2定时电路
节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时。如图3。定时9秒，把
74LS192
对应的9，10，1，15四个端子预置为“1001”。计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路555提供。当复位开关按下时，给74ls192一个低电平，从而开始倒计
