四路抢答器(完整版)

华北科技学院

课程设计说明书

班级：电子B071 ：郭亚立

设计题目：四路智能抢答器

设计时间： 2010.1.9 至 2010.1.22 学号： 8

指导教师：杜志伟

评语：

评阅成绩：评阅老师：

四路抢答器设计报告

目录

一、设计任务和要求：...................................................... - 3 -

1.1设计任务 (3)

1.2设计要求 (3)

二、设计方案的选择与论证.................................................. - 4 -

2.1方案的选择、论证 (4)

2.2设计总方案 (4)

三、电路设计计算与分析..................................................... - 5 -

3.1抢答器控制电路设计 (5)

3.1.1 优先编码器 74LS148................................................ - 7 -

3.1.2 锁存器74LS279.................................................... - 9 -

3.1.3 74LS121单稳态触发器：.......................................... - 10 -

3.2定时时间电路的设计 (10)

3.2.1 计数器74LS192................................................... - 12 -

3.3控制电路和报警电路 (13)

3.3.1 振荡电路......................................................... - 17 -

3.4整体仿真 (19)

四、总结及心得 ............................................................- 20 -

五、附录 .................................................................- 22 -

5.1主要元器件列表 (22)

5.2总原理图 (23)

六、参考文献 ..............................................................- 24 -

一、设计任务和要求：

1.1设计任务

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器鸣响。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器鸣响，倒计时停止。

1.2设计要求

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（抢答显示数码管灭

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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬

声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选

手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时（15秒）

抢答的功能。

4)当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计

时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响。参赛选手在设定时间

（15秒）抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，

抢答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)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器

报警，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)用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。

二、设计方案的选择与论证

2.1方案的选择、论证

方案一：用一片四D触发器74LS175和四输入2或非门CD4002实现。四D 触发器输出经四输入或非门到四路抢答按键开关，加到触发器的四个输入端，同时经四输入或非门和反相器作为四D触发器的时钟信号，四D触发器清零端经上拉电阻接电源，同时经过清零控制开关到地。电路简单成本低，稍加扩展就能达到实用化。

方案二：用一片八线－三线优先编码器74LS148、四RS触发器74LS279和七段译码器74LS48实现数显四路（八路）抢答器，电路稍显复杂，但功能较完善。

方案一电路简单能够满足要求，但是由于需要4个4D触发器，接线繁琐，增加了电路设计与仿真的难度，方案二用集成器件，电路减小了体积，提高了稳定性，并且可以应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。故采用方案二设计。

2.2设计总方案

本设计电路主要由控制电路、脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和报警产生电路组成。如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时。选手在定时时间抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。