四人抢答器

电子线路课程设计
四人抢答电路
专业名称
班级学号
学生姓名
指导教师
设计时间
课程设计任务书
专业：通信工程学号：学生姓名（签名）：
设计题目：四人抢答电路
一、设计实验条件
综合楼科技创新实验室
二、设计任务及要求
1.设计制作以一个四人抢答器，每组一个抢答开关。

2.设置一个抢答开始按键，同时设置抢答定时电路，且计时起点与抢答命令同
步，计时十秒终点是一个抢答者的抢答信号到来，超时而无人抢答题目作废。

3.系统具有第一抢答信号鉴别和锁存功能，主持人发布抢答命令后，第一个抢
答选手抢答时，数码管显示选手组号，同时蜂鸣器鸣响，倒计时停止。

并封锁其他各组抢答信号，即其他各组抢答信号都不会使电路相应。

4.发光二极管显示第一抢答者。

三、设计报告的内容
5.设计题目与设计任务（设计任务书）
6.前言（绪论）(设计的目的、意义等)
7.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）
8.结束语（设计的收获、体会等）
9.参考资料
四、设计时间与安排
1、设计时间：2周
2、设计时间安排：
熟悉实验设备、收集资料：3 天
设计图纸、实验、计算、程序编写调试：3 天
编写课程设计报告：1天
答辩：1 天
前言
为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。

通过实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式，更好地掌握实验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性能并正确地使用仪器，锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新思维和实际动手能力，提高学生驾驭知识的能力，培养学生事实求是的科学态度，百折不挠的工作作风，相互协作的团队精神，勇于开拓的创新意识。

通过开展这项工作，将有利于培养社会所需要的高素质、创新型人才。

随着电子技术的飞跃发展，社会发展步入了信息时代，随着信息时代对人才高素质和信息化的要求，随着高等教育发展的趋势，人们的生活水平提高，对精神文明生活的要求也跟着提高，这对电子领域提出了跟更高的要求。

四人抢答器的设计和测试作为此次课程设计的课题，我们采用一般意义上的设计方案，即用仿真软件Multisim进行。

数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。

在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口电路。

注意元件各个引脚的功能以及各个所用器件的真值表，以便更好的设计电路。

通过《数字电子技术基础》等课程的学习，积累了一些抢答器方面的知识，很有必要通过实验来验证强化这些理论知识，做到学以致用，动手动脑并行，为以后更好的学习奠定基础。

目录
1 功能介绍…………………………………………..
1.1主要功能介绍…………………………………
1.2扩展功能介绍……………………………………
2总体方案设计………………………………………….. 3单元模块设计…………………………………………. 3.1抢答器控制电路………………………………………
3.2倒计时电路………………………………………………
3.3显示抢答选手号码的电路…………………………………
4主要芯片介绍…………………………………………
4.1 计数器74LS192………………………………
4. 2 4D触发器74LS175……………………………
4.3 定时器LM555……………………………………
5四人抢答器仿真………………………………………. 6系统调试…………………………………………….. 7结束语……………………………………………
8参考文献………………………………………………….
1功能介绍
1.1主要功能介绍
（1）抢答器最多可供4名选手参赛，编号为1~4号，各队分别用一个按钮（分别为J1、J2、J3、J4）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关J5该开关由主持人控制。

（2）抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用发光管显示出来，直到主持人清零。

（3）开关J5作为清零及抢答控制开关（由主持人控制），当开关J5被按下时抢则允许抢答。

输入抢答信号由抢答按钮开关J1、J2、J3、J4实现。

当开关J5打开时，系统清零。

（4）有抢答信号输入（开关J1、J2、J3、J4中的任意一个开关被按下）时，对应的发光二极管亮。

此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持” 第一个开关按下时所对应的状态不变。

设计要求
1.2扩展功能介绍
（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为10秒。

当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用数码管显示。

（2）参加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。

（3）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，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

2总体方案设计
设计要求
（1）设计制作以一个四人抢答器，每组一个抢答开关。

（2）设置一个抢答开始按键，同时设置抢答定时电路，且计时起点与抢答命令同步，计时十秒终点是一个抢答者的抢答信号到来，超时而无人抢答题目作废。

(3)系统具有第一抢答信号鉴别和锁存功能，主持人发布抢答命令后，第一个抢
答选手抢答时，数码管显示选手组号，同时蜂鸣器鸣响，倒计时停止。

并封锁其他各组抢答信号，即其他各组抢答信号都不会使电路相应。

(4)发光二极管显示第一抢答者。

3 单元模块设计
3.1抢答器控制电路
单元电路设计的拆解:1抢答器电路参考电路如图所示。

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者，同时对应该选手的LED 灯亮；二是禁止其他选手按键操作无效。

工作过程：开关J5置于"清除"端时，74ls175是脉冲触发器，CLR 和CLK均为０，４个触发器输出置０，当开关J5置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手按键如J1，74ls175的CLK 从“0”跳到“1”，触发器开始工作，74ls175右边Q1输出为“1”，对应LED灯亮同时由于CLK一直为“1”不会跳变，所以其他选手按键无效。

图1.抢答电路
3.2 倒计时电路
由节目主持人设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图2所示。

图2：倒计时电路
3.3显示抢答选手号码的电路
当主持人按下开关J5开始抢答之后，选手按下开关后，由数码管显示第一个按下开关选手的号码，具体电路由图3所示。

图3显示抢答选手号码的电路
4主要芯片介绍
4.1 计数器74LS192
74LS192具有下述功能：
①异步清零：CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000
②异步置数：CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0
③保持：CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态
④加计数：CR=0, LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数
⑤减计数：CR=0, LD=1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。

LD为预置输入控制端，异步预置。

CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。

CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出
BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

图4 74LS192管脚引线图
4. 2 4D触发器74LS175
74LS175具有下述功能：
1.CLR=0，Q3Q2Q1Q0=0000
2.CLR=1，且来一个上升沿的脉冲信号，这时候置数Q=D。

4.3 定时器LM555
由LM555构成多谐振荡器，如图1所示。

图1 时钟产生电路
由LM555构成多谐振荡器，如图5所示。

图5 时钟产生电路
脉冲计算公式
+---+=T CC T CC V V V V C R R T ln
)(211
2ln )(21C R R +=
-
+--=T T V V C R T 00ln
22
=2ln 2C R 故电路的震荡周期为
2ln )2(2121C R R T T T +=+= 震荡频率为
)2(2ln 1
21R R C f +=
由多谢振荡器频率公式f=1/(ln2（R1+R2）C+ln2R2C)≈1.43/(R1+2R2)C 可知,这里取R1=43K ，R2=50K ，C=10uF ，滤波电容为0.01uF 。

时钟电路产生的信号频率约为1HZ ，即周期为一秒。

5四人抢答器仿真
按照总体电路图在仿真软件Multisim 上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。

下面，我们分两部分对设计出的电路进行Multisim 仿真。

我们将各部分电路在Multisim 上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值（例如，为某一开关设为1连接，则启动Multisim 仿真按钮后，在键盘上按1则此开关就由断开状态变为连接状态）然后打开Multisim 的开关，即可根据显示器上显示的数字以及小灯泡的亮灭情况来判断电路设计是否成功。

6系统调试
把上面所设计的单元电路连接起来可得到整机电路。

1抢答器控制电路 2倒计时电路
3显示抢答选手号码的电路
7结束语
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子技术方面的知识和学到了仿真软件multisim的使用方法。

在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，队员之间的讨论，在加上老师的指导，成功的完成了这次四人抢答电路的设计，设计期间也暴露出了我数电方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自设计，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

这次课程设计顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导和自己的思考下，终于获得了成功。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会
及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升。

设计让我感触很深，使我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了运用仿真软件Multisim进行电路制图，模拟实际电路的运行。

还提高了自己运用网络提高自己知识面的能力。

我认为，在这次的课程设计中，不仅培养了独立思考，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在课程设计中，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在课程设计之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这几天的时间里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。

果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识。

我同样期待在以后的学习中，我们能够好好把握这样的实践机会，理论联系实际，在大学里学到真正的知识。

在这里由衷地感谢我们组的同学和李老师对我的帮助！
8参考文献
[1] 阎石主编《数字电子技术基础》（第四版）清华大学电子学教研组编高等教育出版社普通高等教育“十五”国家级规划教材 2005
[2]邱关源罗先觉《电路》（第五版）高等教育出版社普通高等教育“十五”国家级规划教材 2006
[3]《电子技术》实验指导书东北大学秦皇岛分校编。