中衡数电课设四路抢答器的【设计明细】

4路抢答器的设计

绪论：

随着经济水平的不断提高，当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，人们在物质文明得到满足的同时更注重精神文明的追求，各种节目不断涌现，提高节目的质量尤为重要。本次设计是针对活动中用到的抢答器而设计的。抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。

现在的抢答器有着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价值。

抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示手段指示出第1抢答者[1]。本论文设计宗旨在培养学生综合模拟、数字电路知识，解决电子信息方面常见实际问题的能力，掌握一般电子电路设计方法与设计步骤。促使学生积累实际电子制作经验，准备走向更复杂更实用的应用领域。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。

功能简介：参加竞赛者对主持人提出的问题要在短时间内作出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，同时电路将其他抢答按键封锁，使其不起作用。主持人有开时间和复位键，按下开时间后才能开始抢答，否者犯规。抢答前主持人操作开关使抢答有效，显示灯全熄灭。当四人中有人抢答有效时，其对应的显示灯亮，此时其余的开关不起作用，即其对应的显示灯灭。

连接电路并进行操作，观测抢答器的工作情况。

数字电路产品在生活中有着极其广泛的应用，包括计算机、数字通信、智能仪器仪表、自动控制及航天等领域中。这些给人们带来了生活，工作等方面带来了极大的方便。数字电路的发展，使得这门课程对于我们来说是很有必要学好。

数字电路设备实现简单，速度和可靠性好。在这次的数字电路制作中，本人制作四路竞赛抢答器。抢答器在比赛等场合中不可缺少的设备。

一、设计目的

1.1 学习数字电路的优先编码器、锁存器、多谐振荡器、译码器、数据显示

管的综合应用

1.2 熟悉抢答器的工作原理

1.3 了解数字系统设计，调试及故障排除方法。

二、设计要求

2.1 该抢答器同时供4名选手比赛；

2.2 设置一个系统清零和抢答器控制开关，该开关由主持人控制；

2.3 抢答器具有锁存和显示功能，即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。

三、电路的总体结构

3.1 电路的总体原理框图

图1、设计原理框图

抢答电路选用触发器74LS175 来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。

3.2 Multisim软件的简单介绍

Multisim软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的 EDA 工具软件。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具， Multisim 是一个完整的集成化设计环境。Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。它具有直观的图形界面, 丰富的元器件，强大的仿真能力，丰富的测试仪器，完备的分析手段，独特的射频模块，强大的MCU模块，完善的后处理，详细的报告，兼容性好的信息转换特点。所以NI Multisim软件电子学教学的首选软件工具。

四、电路的设计与元器件的原理

4.1 抢答电路的设计

设计电路如图所示。电路选用触发器74LS175成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。

图3、抢答器的设计

S打开时，74LS175输出置0，使7触发器工作标志端＝0，工作过程：开关

5

S置于key=A时，抢答器处于等待工作状态，当有使之处于工作状态。当开关

5

选手将抢答按键按下时（如按下J4开关时），74LS175的输出经74ALS133M锁存后，CTR=1,RBO(图中4端) =1,七段显示电路74LS175处于工作状态，4Q3Q2Q=100,经译码显示为“4”。此外，CTR＝１，使74LS175触发器工作标志端（图中5号端）＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS175的此时由于仍为CTR＝１，使优先编码工作标志端（图中5号端）＝１，所以74LS175仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，

S开关重新置地端然后再保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将

6

进行下一轮抢答。

4.2 74LS175芯片

74LS175是四D触发器，是上升沿触发的边沿触发器。D触发器的状态方程为：

Q＝D，引脚功能及逻辑符号如图3所示，上升沿触发D触发器的功能如1+

n

表1所示。

D是数据输入端，是触发器状态更新的依据，Q

Q与为两个互补输出端。通常把Q0

=定为“1”

=,Q1

=，Q0

=的状态定为触发器“0”状态；而把Q1

状态。

图3 74LS175四D触发器引脚排列及逻辑符号

表1 上升沿触发D触发器的功能

输入输出

D Q Q

L L H

H H L

4.3 74LS175工作原理