八路抢答器设计课程设计

摘要

随着生活水平的提高，人们的娱乐生活也越来越丰富，各类比赛也随之增多，对抢答器的要求也就越高，抢答器的公平公正就显得特别重要。为了满足各种竞赛的需要，本次设计制作了一个智力竞赛抢答器，该抢答器可以同时供8名选手参加比赛。

本次设计的电路可以分成抢答电路、可预置时间的定时电路、时钟产生和时序控制电路、报警控制电路、电源电路等几个模块组成，具体的实现过程是：给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。该抢答器具有数据锁存和显示的功能，即抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在数码管上显示选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示，并且封锁输入电路，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。除此之外，抢答器还具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定(如30s)。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时蜂鸣器发出声响；参赛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。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，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。

该抢答器由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者。具有电路简单、成本较低、操作方便、灵敏可靠等优点, 经使用效果良好, 具有较高的推广价值。

关键字：八路抢答器，倒计时，报警，计时

目录

前言 (4)

第一章设计任务及要求 (5)

第二章系统设计方案的选择 (6)

第三章系统的组成及工作原理

3.1 系统的组成 (7)

3.2 电路设计原理 (8)

第四章单元电路设计、参数计算、器件选择

4.1抢答电路 (9)

4.2定时电路 (10)

4.3报警电路 (11)

4.4时序逻辑电路 (12)

第五章实验、调试及测试结果与分析 (13)

第六章实验总结 (14)

参考文献 (15)

附录一 (16)

附录二 (19)

附录三 (21)

八路抢答器

前言

随着社会不断的发展，电子技术也的到了飞速的发展，各中电子产品的质量也的到了质的突飞猛进。其中的抢答器也由以前的简单、功能单一的电路，变为现在复杂、实现功能多的电子产品。市场上有各种形式的抢答器，但其价格昂贵，在公司、社区、学校等举行小型竞赛时，可以考虑自己动手开发。因此，本次设计制作了一个八路数字抢答器，该逻辑电路抢答器可以作为裁判员，满足小型竞赛的要求，既可以节省成本，又可以锻炼自己的实践动手能力。

该数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队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。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。

本次课设运用74系列芯片，采用74LS148芯片锁存，采用74LS279芯片编码，运用74LS48芯片译码，NE555产生脉冲，数码管显示号码。

第一章设计任务及要求

1.1八路抢答器

1、基本要求：

1）设计一个智力抢答器，可同时供八个选手或代表队参加比赛，编号分别为0至7，各用一个抢答按钮，按钮编号与选手编号对应。

2）主持人拥有一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始。抢答开始后，若有选手抢答，编号锁存，显示选手编号，并禁止其他选手抢答。直到主持人清零。

2、扩展要求：

1)抢答器定时抢答，当主持人开始后，定时器立刻减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂声响。

2)选手在规定时间内抢答有效，定时器停止工作，显示器显示选手编号和抢答时刻，直到主持人清零。若抢答时间过了，没有选手抢答，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止超时抢答，时见显示为零。

第二章系统设计方案的选择

定时抢答器的总体框图如图（1）所示，它由主体电路和扩展电路组成。主体部分完成基本的抢答功能，扩展电路完成定时抢答功能。

图1 定时抢答器总体框图

第三章系统的组成及工作原理

3.1 系统的组成：

根据设计任务及要求，将系统分为三大模块;抢答电路、定时电路，报警电路和秒脉冲产生电路。抢答电路部分完成抢答功能，即开始抢答后，当选手按下抢答键时，能显示选手编号，同时能封锁电路，禁止其他选手作答。定时电路部分的主要功能是完成定时抢答，即主持人启动“开始”键后，定时器自动减计时，并在显示器上显示当前时间。参赛选手只能在设定时间内抢答。

1.秒脉冲发生器

用555时基电路构成的多谐振荡器来产生频率为10Hz的脉冲，即输出周期为0.1秒的方波，用74LS121产生脉冲。

2.译码显示电路

译码显示电路是由74LS48译码器和共阴极七段数码管LED显示器组成，通过计数器的输出加到译码器的输入，从而实现共阴极七段LED显示器递减的计数功能。

3.编码电路

编码电路由74LS148构成，受选手按钮及译码电路输出控制。

4.锁存电路

锁存电路由四片74LS279构成，由编码器74LS148及主持人开关控制。5.报警电路

报警电路由二极管组成，二极管灯亮即表示报警。当计数器递减计数到零( 即定时时间到 ) 时 , 控制电路应发出报警信号 , 使计数器保持零状态不变 , 同时报警电路工作。

6.辅助时序控制电路

控制电路要完成以下功能：操作“直接清零”开关时 , 要求计数器灭灯。

闭合“启动” 开关时 , 计数器应完成置数功能 , 显示器显示 30 秒字样 ; 断开“启动”开关时 , 计数器开始进行递减计数。当“暂停 / 连续”开关处于“暂停”位置时，显示器上保持原数不变，“暂停 / 连续” 开关处于“连续”位置时 , 计数器继续累计计数。当计数器递减计数到零 ( 即定时时间到 ) 时 , 控制电路应发出报警信号 , 使计数器保持零状态不变 , 同时报警电路工作。

3.2 工作原理：

接通电源后，主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间；当主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器发出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时；当定时时间到，却没有选手作答，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

1）优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号。

2）扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意。

3）控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次抢答。

4）控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。