数电课程设计—四人智力抢答器(黄欢)

竞赛抢答器要求：➢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，并用光指示；➢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；拓展要求：➢外加一个计时器，计时器计时采用正计数的方式，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精确到秒，最多为两分钟，一旦超出限时，则取消抢答权。

设计提示：➢关键是要存住第一抢答者的信息，并阻断以后抢答者的信号。

可用集成的多组触发器或锁存器辅以逻辑门实现；；➢计时器可用加法计数器完成；➢各单元电路分别设计、调试，最后合成。

目录1.前言 (1)2.总体方案设计 (2)2.1 方案说明 (2)2.2方案优点 (4)3.单元模块设计 (5)3.1抢答器电路 (5)3.2计时器，数字显示器电路 (8)4.主要器件介绍 (14)5.系统功能调试 (16)6.总结与体会 (17)【参考文献】 (18)附录 (19)1前言关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。

可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。

在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。

如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。

这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。

本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

这次设计的智力竞赛抢答器，主要是由三个部分构成：一个是由几个D触发器的构成的用于抢答的部分，用三个74LS192构成用于计时器2.总体方案设计2.1 方案说明：以下设计的是智力抢答器的方案流程图：图2.1 方案流程图抢答器主要是由F1是四D触发器74LS175，F2是双四输入与非门74LS20；F3是74LS20组成的多谐振荡器；F4是74LS74组成的四分频电路。

四人智力竞赛抢答器设计报告一、设计目的、任务与要求1、设计目的1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

2、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、原理电路设计电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响电路组成。

脉冲电路主要产生1hz的时钟信号；锁存电路用来锁存抢答选手的数据以及阻止选手抢答编码及译码显示电路、倒计时电路用于显示抢答选手的信息及时间；音响电路用于提示选手抢答与否。

4人智力竞赛抢答器内容摘要：该抢答器用数字显示抢答倒计时时间，由“9”倒计到“0”时，蜂鸣器连续响0.5秒。

选手抢答时，显示选手号，同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。

该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。

一、设计内容及要求：1. 设计内容：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。

2. 设计要求：14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（编号显示数码管灭灯）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，改选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，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，要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。

参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，编号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如果定时抢答时间已到，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0.5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石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。

7二、电路工作原理：电路由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路，倒计时电路和音响产生电路组成。

当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时音响产生。

主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。

三、选定系统设计方案，画出系统框图4人智力竞赛抢答器系统框图如下所示四、单元电路设计参数计算及元器件选择1. 以锁存器为中心的编码显示电路。

智力竞赛抢答计时器一、设计要求与任务1设计任务智力竞赛抢答器是一名裁判员，他的任务是从若干竞赛者中确定最先抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。

本设计要求设计一个四人参加的智力竞赛抢答器，每个参赛者控制一个按钮，用按动按钮发出抢答信号；竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位，竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二级管点亮，此后其他三人再按动按钮对电路不起作用，同时电路具有回答问题时间控制功能，要求回答时间小于60秒（显示0~59），时间显示选用倒计时方式，当达到规定时间时给出警告（警告灯闪烁）。

2设计要求1）4名选手编号分别为1，2，3，4；各有一个按钮，按钮的编号与选手编号灯对应，也分别为1，2，3，4；2）给主持人设置一个控制开关按钮，用来控制系统清零（抢答显示灯，数码管灭灯）和抢答的开始。

3）抢答器具有数据锁存和显示功能。

抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即补锁存，并输入编码电器，并在抢答显示器上显示时钟倒计时，封锁其他选手抢答。

直到抢答倒计时回到“0”后，回答时间到，由主持人将系统清零；4）抢答器具有定时（60秒）回答功能，当主持人按下开始按钮，并有选手第一时间抢答时，定时器开始计时，并在数码管上显示倒计时时间，倒计时结束时，回答时间到，蜂鸣器音响持续1秒，由主持人手动清零，进入下一道题的抢答环节；5）计时器采用频率为1HZ的脉冲信号作为定时计数器的CP信号，抢答电路中74LS161，CP则采用1KHZ，观察较为明显些。

二、硬件电路设计及描述由于设计任务是倒计时器，所以要用到减法器，又因为是十进制的所以我选择的主要芯片是74LS192两片，抢答功能，我利用了74LS161的预置功能，若有选手抢答时，74LS161不断反馈，不断循环预置功能，预置后，其他选手再按下抢答开关，也显示不出来，被封锁；接下来是实现显示的功能，我用的是74LS48芯片和共阴极七段显示器个两片，再根据需要我还用了74LS00（与非门）、74LS04（非门）。