4人智力竞赛抢答器设计

4人智力竞赛抢答器设计

(2009-12-13 15:42:40)

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分类：数字电路

智力竞赛

锁存器

倒计时

选手

计数器

it

课题4人智力竞赛抢答器

一、设计内容及要求

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，具体要求如下：

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（编号显示、数码管熄灭）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，并在编号显示器上显示该编号，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）内抢答有效，此时扬声器发出0.5秒音响，同时定时器停止倒计时，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。

二、系统原理框图

三、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，同时产生相应的音响效果。

主持人按开始键时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。

四、单元电路设计参数计算及元器件选择

1. 编码电路

编码器的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，送给7段显示译码器。其真值表为：

2. 锁存器电路

该电路的作用是捕捉按键按下的阶跃信号并锁存。电路如下图所示：

3. 倒计时显示电路

该电路使用十进制计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，直到零时停止。电路图如下所示：

4. 倒计时显示电路

遇“0”自停计数控制电路。

五、总电路图

几点说明：

封锁锁存器时钟脉冲的条件：当有人抢答即74LS175有输出；计数器计到零时。

音响电路发出声响的条件：主持人按下开关宣布竞赛开始、有选手抢答和计数器计到“0”时。实现该电路的方案有多种，如使用不同的门电路和触发器、使用PLD、使用MCU等均可实现。