电子系统设计实习报告4人智力竞赛抢答器

电子系统设计实习报告

4人智力竞赛抢答器

班级：电子01-1

设计者：何玉迎王丽晖李小瑞学号：

4人智力竞赛抢答器

指导老师:刘丽萱耿敏设计者：何玉迎李小瑞王丽晖

班级：电子01-2班

内容摘要：

该抢答器用数字显示抢答倒计时时间，由“9”倒计到“0”时，蜂鸣器连续响0.5秒。选手抢答时，显示选手号，同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。

该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。

一、设计内容及要求：

1. 设计内容：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢

答器。

2. 设计要求：

14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（编号显示数码管灭灯）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，改选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同

时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，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器

停止倒计时，编号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。

6石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的

CP信号。

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二、电路工作原理：

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音响产生。主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。

三、选定系统设计方案，画出系统框图

4人智力竞赛抢答器系统框图如下所示

四、单元电路设计参数计算及元器件选择

1. 以锁存器为中心的编码显示电路。此电路是以四D触发器74LS175

为中心的编码锁存系统，编码器的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为：

由真值表可得出A= Q4 Q3 Q2 Q1+Q4 Q3 Q2 Q1 ，B= Q4 Q3 Q2

Q1+Q4 Q3 Q2 Q1

C=Q4Q3 Q2 Q1, D=0

无人抢答时，输出为零，有人抢答时，D触发器将数据送出同时封锁触

发器脉冲，使其他人不能抢答，送出数据经编码器成为8421BCD码，

送到七段显示器上，显示抢答选手的号码。该部分电路如下图所示

DCD_HEX

为“1”，使脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答，而显示器上只显示先抢答人的编号。

2.脉冲产生电路：该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲，由于电路对脉冲的精确度要求不是很高而晶体振荡需要分频，所以采用555定时器构成的多谐振荡器，电路及波形如下图所示：

U1

1

DI S

7

OU T

3

RST

4

8

THR

6

CON

5

TRI

2

GN D

VCC

555_VIR T U AL

R1

C1

R3

C3

1uF

5V

VCC

A B

T

G

XSC1

3.倒计时显示电路：该电路使用了十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。电路图如下所示：

如图所示，当倒计时输出不为零时，“或”门输出为“1”，与脉冲同时输入到“与”门中，使脉冲可以送给计数器，当计数器输出为零时，“或”门输出为“0”，使脉冲不能输入到计数器中，从而使计数器停在“0”。4.音响电路：它是由集成单稳态触发器74LS121构成一个在下降沿出发的触发器，再接入蜂鸣器，根据74LS121产生的脉冲宽度t=0.69RC计算，使得蜂鸣器的鸣叫时间为0.5秒。再由主持人，选手，倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始，选手抢答，倒计时到零时都能鸣叫。电路图如下：（74LS121用MONOSTABLE代替）

（图中A1,A2为输入端）

五、画出完整的电路图

如图为总电路，锁存电路74LS175的脉冲是由3部分控制的，分别

是74LS175的输出Q，555产生的脉冲和计数器的输出，当有一个人

抢答或计数器计到零时，都将封锁脉冲，此时不能再抢答。音响电路

则由主持人，计数器及抢答选手控制，当主持人按下开关宣布开始，

有选手抢答和计数器计到“0”时，都会给74LS121输入一个上升沿

或下降沿，从而使121产生一个时间为0.5秒的脉冲是蜂鸣器发出声

响。

六、列出参考文献