数电课程设计四人智力竞赛抢答器..

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。

工作原理：是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答，抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关S，74LS175的输出Q1~~Q4全为0.所有发光二极管的LED均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过的与非门F2送出信号锁住其他三个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。电路图如下：

2.2方案优点

，方案的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且是具体到每一位，给人直观的感觉。该方案简洁、易行，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：74LS175 以及开关二极管电阻显得更简单、明了。

3.单元模块设计

此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以及各模块的器件组成以及相应的功能。此智力竞赛抢答器由两部分组成：抢答器、计时器。下面就依次介绍各组成部分的设计方法，功能等。

3.1抢答器电路

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，。电路图如下：

图3.1 抢答器

其工作原理如下：

是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答，抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关S，74LS175的输出Q1~~Q4全为0.所有发光二极管的LED均熄灭，当主持人宣布“抢答开始”后，首先作出判断的参赛者立即按下开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过的与非门F2送出信号锁住其他三个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。

首先，D触发器的的构成原件见下图：

图3.2 D触发器

此D触发器又叫维持——阻塞边沿触发器，该触发器有六个与非门组成，其中啊a 和b构成基本RS触发器下面分析其工作原理：

Sd和Rd接至基本RS触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当Sd=0且Rd=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，=0,即触发器置一；当Sd=1且Rd=0时，触发器的状态为0，Sd和Rd通常又称为直接置1和置0端。工作过程如下：

①、CP=0时，与非门c和g 封锁，其输出c=e=1，触发器的状态不变。同时，由于c至f和e至g的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，f=，g==D。

②、当CP由0变1时触发器翻转。这时c和e打开，它们的输出c和e的状态由f和g的输出状态决定。C= =D，e==。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。

③、触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。C和e打开后，它们的输出c和e的状态是互补的，即封锁了D通往基本RS触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用，故该反馈线称为置0维持线，置1阻塞线。e为0时，将c和g封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。

维持阻塞D触发器状态方程和状态真值表如下：

表3.1 D触发器真值表

Sd Rd CP D

1 0 ×××0

0 1 1

通过对D触发器的解释，可以大致看出该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。当主持人宣布开始抢答时，将开关S1断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。

其次，运用了放过LED管的单向导电性，节能，性能稳定，能醒目的看出结果。