四人智力抢答器课程设计报告

四人智力抢答器课程设计

报告

Prepared on 22 November 2020

数字电子技术课程设计报告

设计课题: 四人智力竞赛抢答器

学院:

专业: 电子信息工程

班级: 2010级电信(1)班

姓名:

学号:

日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:

摘要

在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。

通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。

经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。

关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器

目录

1 设计任务及要求 (1)

2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1)

方案比较 (1)

系统框图 (3)

3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)

抢答电路设 (3)

定时电路设计 (6)

报警电路设计 (9)

4完整的电路图及电路的工作原理 (10)

完整电路图 (10)

工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12)

参考文献 (12)

附录A：系统电路原理图 (13)

附录B：元器件清单 (14)

四人智力竞赛抢答器

1 设计任务及要求

（1）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，稍后的其他人按下开关则无效。抢答器具有显示功能，即选手按动按钮，相应的LED发光二极管发光，同时扬声器发出声音。

（2）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；

（3）计时器计时采用倒计数的方式，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可以随意预置；电路具有回答问题时间控制功能，要求回答时间小于等于100秒（显示为99到0），当达到限定时间时，发出声响以示警告。

2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图

方案比较

方案一：电路大致可以由四个功能模块组成：以锁存器为中心的编码显示电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，音响电路部分。在锁存器为中心的编码显示电路部分中，由锁存器74LS373，四选一数据选择器

74LS153，显示器，LED发光二极管和门电路组成。使用74LS373作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74LS373立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫，这时抢答无效，使用74LS153作为数据选择器，对输入的型号进行选择，使选手对应的LED发光二极管发光，同时扬声器发出声音；在脉冲产生电路部分中，用石英晶体振荡器予以实现，由于石英晶体的稳

定性和精确性比较高，所以用其产生的脉冲信号更加稳定，同时在显示更能接近预定的值，受外界环境的干扰较少；在倒计时显示电路部分中，由计数器

74LS190，显示器组成。利用74LS190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手的LED灯灭掉，并开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。在音响电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。

方案二：电路大致可以由四个功能模块组成：以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，报警电路部分。在4D触发器构成的抢答锁存器中，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个非Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用，这时抢答无效。

在脉冲产生电路部分中，用555定时器予以实现，通过调节电阻的阻值最后得到符合要求的脉冲，因为可以通过改变电阻电容微调频率，取代了用分频器对高频信号进行分频，从而使电路简单了。

在倒计时显示电路部分中，由计数器74LS192，数码管显示器组成。利用74LS192计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS192被置初始值，抢搭时间开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送

到数码管，显示此时的时间。假如在规定时间内无人抢答，即抢答时间为0时，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，抢答时间数码管显示为0，蜂鸣器鸣叫一秒；假如在规定时间内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，抢答时间停止倒计时，蜂鸣器鸣叫秒，与此同时，回答时间开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间，若规定时间内选手没有回答完，则计数器停止倒计时，回答时间数码管显示为0，蜂鸣器鸣叫一秒。

在报警电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成单稳态电路，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。

选择结果：方案二。原因：虽然用555定时器构成的多谐振荡器的稳定性和精确性没有石英晶体振荡器高，但由于后者设计方便，操作简单，成为了设计时的首选。

系统框图