数电四人抢答器

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数字抢答器的设计(数电课程设计)

数字抢答器的设计(数电课程设计)

数字电路课程设计一、设计任务和要求:1. 抢答器同时供4名选手抢答,抢答器具有定时抢答功能,且一次抢答的时间为10秒。

当主持人启动"开始"键后,定时器进行计时(0~9)。

2. 抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在数码管上显示,选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

3. 参赛选手在设定的时间内进行抢答,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的时间,绿灯亮,并保持到主持人将系统清除为止。

4. 在“抢答开始”命令发出后,超出规定时间无人抢答,定时显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符,且红灯亮。

5.在“抢答开始”命令前抢答者,显示违规抢答者序号:红灯亮。

二、总体方案选择:工作原理如框图所示:接通电源后,主持人开关开始时接地处于禁止状态,编号显示器显示0,定时器显示时间(0);此时,若有人抢答, 为违规抢答,LED显示器显示其编号,并红灯警告.定时器显示不变;主持人将开关置“开始"端,宣布"开始",抢答器工作,同时定时器计时,选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断, 编号锁存, 编号显示。

若在10秒内无人抢答,10秒到后抢答器自动锁定,计数器停止计数,抢答无效,且红灯亮。

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。

数字抢答器框图:抢答按钮优先编码锁存器译码电路译码显示电路主持人控控制电路制开关秒脉冲产生定时电路译码电路显示电路三,单元电路设计所用器材芯片数量芯片数量555一片74LS161一片74LS75一片74LS32一片74LS48两片74LS20 一片74L04 一片七段显示管两个74L08一片发光二极管2个74L000 一个电阻6个电容:0.01uf 4.7uf 各一个面包板一块该电路完成两个功能:一是分辨出抢答的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键,操作无效。

数字电子技术课程设计-四人抢答器电路设计

数字电子技术课程设计-四人抢答器电路设计

数字电子技术课程设计-四人抢答器电路设计
四人抢答器电路是一种应用电子技术检测问答游戏中玩家反应速度的设备,它的电路
设计需要标准的电子元件、稳压电源以及电路逻辑运算模块等部件,由此可构成一个能够
检测四人抢答时的谁先按键的简单电路。

该电路设计方案的基本原理是,将每个参与游戏的玩家所使用的按键连接至电路的输
入级,通过判断输入的按键信号来决定答题者,该按键信号由外加个按键模块(如电容触
摸按键模块)来实现,装载在此按键模块中的电容将检测按键被按下时输出一个高电平信号,故当A、B、C、D四名玩家同时按下四个按键时,模块中的四个电容就会依次输出四
个高电平信号,然后将这四个高电平信号输入到电路的门驱动器(如电子开关模块)中,
其门驱动器根据输入的四个高电平信号的先后顺序来判断出哪个按键是最先按下的,从而
实现对四人抢答结果的检测。

同时,为使检测准确无误,电路中加入了定时电路模块,其定时电路能够设置游戏的
抢答时间,当总时间到达终点时,控制器模块被激活并输出一个控制信号,该信号则可以
激活LED指示灯或声音报警模块,以提示游戏答题结束。

此外,为了使四人抢答电路设计能可靠地工作,还需加入多功能控制器的模块,该控
制器可以根据已设置的抢答时限来控制游戏的进程,并在游戏结束时完成游戏结果的输出
以及其它各种复位等操作,同时,该控制器还可以实现自动重启等功能,以确保四人抢答
器电路设计能够实现正常运行。

由此可见,四人抢答器电路设计是一个综合性很强的电路设计专题,既需要借助数字
电子技术,同时又需要多个电子模块的配合来保证最后的抢答结果准确准确的检测和显示,并且各个模块之间的工作都要通过控制器实现良好的协调。

数电课程设计报告四人智力竞赛抢答器电路的设计

数电课程设计报告四人智力竞赛抢答器电路的设计

数字电子技术实习报告(四人智力比赛抢答器电路的设计)一、设计目的1.掌握四人智力比赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟习数字集成电路的设计和使用方法。

二、设计任务与要求1.设计任务设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力比赛抢答器。

选手时,数码管显示选手组号,同时对应的LED 灯亮。

2.设计要求1)四名选手编号为 :1,2,3,4。

各有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的组号对应,也分别为 1,2,3,4。

2)给主持人设计一个控制按钮,用来控制系统清零 (抢答显示数码管灭灯)和抢答开始。

3)抢答器拥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,该选手编号立刻被锁存,并在抢答器上显示该编号,同时 LED 灯给出灯光提示,封闭输入编码电路,严禁其余选手抢答。

抢答选手编号向来保持到主持人清零为止。

4)用 555 产生频次为 1Hz 的脉冲信号,作为准时计数器的C P 信号。

三、四人智力比赛抢答器的电路原理及设计方案一 :1.四人智力比赛抢答器的原理仿真图以下其工作原理为:接通电源后,主持人将开关拨到" 消除 " 状态,抢答器处于严禁状态,编号显示器灭灯;主持人将开关置开始"状态,宣告 " 开始 "抢答器工作。

选手按抢答按钮抢答时,信号经过 D 触发器锁存并输出到后级得CD4511BCD 译码器和发光二极管;依据信号点亮发光二极管和数码管显示按钮的编号。

当一轮抢答以后,准时器停止、严禁二次抢答、准时器显示节余时间。

假如再次抢答一定由主持人再次操作"消除 "和" 开始 " 状态开关。

2.单元电路的原理剖析:1)抢答器电路其功能主要有74LS175D触发器和74LS20和74LS00达成。

该电路达成两个功能:一是分辨出选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,;二是严禁其余选手按键操作无效。

工作过程:开关J2 置于 " 消除 " 端时, 74LS17Q5D 触发器的 CLR端均为0, Q端均为 0, =1,所以数码管显示0 全部发光二管Q 不亮;。

数电实验四人抢答器

数电实验四人抢答器

数字电路课程设计目录第一章设计选目及目的 (3)第一节设计选题 (3)第二节设计目的 (3)第二章功能介绍 (3)第一节主要功能介绍 (3)第二节扩展功能介绍 (4)第三章总体方案设计模块 (4)第四章单元模块设计 (5)第一节抢答器电路模块 (5)一、优先编码器74LS148 (5)二、锁存器74LS279 (7)第二节定时电路模块 (8)一、计数器74LS192 (9)二.译码器74LS48 (9)三.555定时器 (10)四.定时电路 (12)第三节控制电路 (13)一.时序控制电路需具有以下几个功能: (13)二.报警电路 (14)第五章组装和调试 (14)第六章总结 (15)第七章参考文献 (15)第一章设计选目及目的第一节设计选题设计选题:四人抢答器的设计设计功能要求:1.主持人有开始键和复位键,按下开始键才能开始抢答,否则犯规。

2.用数码管显示,正常抢答后,显示抢到的队号,如果有人犯规发出短暂的报警3.如果规定时间内没有抢答,则说明该题超时作废,用0闪烁表示。

4.复位键用于恢复犯规或超时状态。

第二节设计目的通过这次课程设计,灵活运用《模拟电子技术》和《数字电子技术》理论知识,在实践中实现巩固所学知识,加强综合能力,培养电路设计能力,提高实验技术,启发创新思维。

第二章功能介绍第一节主要功能介绍1.抢答器最多可供4名选手参赛,编号为1-4号,各队分别用一个按钮(分别为S0-S3)控制,并设置一个系统清零和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。

2.抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来,直到主持人清零。

3.开关S作为清零及抢答控制开关,当开关S被按下时抢答电路清零,当开关S松开后允许抢答。

输入抢答信号有抢答按钮开关S0-S3实现。

4.有抢答信号输入时,并显示出相对应的组别号码。

此时再按其他任何一个抢答器无效,指示灯依旧“保持”第一个开关按下时对应的状态不变。

第二节扩展功能介绍5.抢答器具有定时抢答的功能,抢答的时间由主持人定。

数电课程设计-四路抢答器..

数电课程设计-四路抢答器..

数字电子技术基础课程设计二、设计任务与要求1、设计任务设计一个由四人参加的智力竞赛抢答电路,当主持人宣布“开始”,显示出首先作出判断的参加竞赛者。

功能:(1)清零功能:可用触发器的异步复位端实现,由主持人控制。

(2)抢答键控功能:可用触发器和门电路实现。

(3)显示功能:可用发光二极管显示,用蜂呜器发声。

2、设计要求(1)选择适当的元器件,设计该电路。

以实现上述功能。

(2)利用Protel99绘制其电路原理图。

(3)对每个元器件选择合适的封装,形成网络表文件。

(4)选择正确的布线规则,形成该电路的PCB板图三、总体方案设计1、抢答器结构框图抢答器的结构框图如下图所示,主要由开关按钮、触发锁存电路、脉冲信号发生器、LED显示电路和蜂鸣器报警电路组成。

2、总体方案设计采用74LS175为主芯片的设计方案抢答器的电路设计图使用Protel绘制,结果如图2 所示。

图2抢答器电路设计方案该电路由四D触发器、与非门及脉冲触发电路等组成。

74LS175为四D触发器,其内部具有四个独立的D 触发器。

74LS20为四输入端的与非门,一块芯片中有两个独立的与非门。

74LS00为二输入端的与非门,在一块芯片中有4个独立的与非门。

优先判决电路用来判断哪一个预定状态优先发生的电路,如判断知识竞赛中谁先抢答。

当有选手抢答时,首先锁存,阻止其他选手抢答,然后编码对应的LED灯变亮同时蜂鸣器产生音响。

主持人按钮实现复位,开始下一题抢答。

3、电路工作原理电路上电后,按下复位按键S5实现清零功能,/Q1~ /Q4输出高电平,与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。

同时以Q1〜Q4作为输入的或非门输出为高电平,经非门输出低电平,蜂鸣器不响;经与门使脉冲正常输入。

松开复位键,电路进入准备状态。

假设有按键S3 (3号选手)被按下,Q3输出变为高电平,/Q3变为低电平。

从而导致对应得LED被点亮,或非门的输出将由高变成低电平,经非门变为高电平使蜂鸣器鸣叫。

数电四人智力抢答器课程设计

数电四人智力抢答器课程设计

设计题目:简易智力竞赛抢答器的设计与制作一、设计要求抢答器可供四组抢答,有人抢答时,蜂鸣器发声,同时优先抢答者对应的指示灯亮,而后抢答者对应的指示灯不亮。

主持人具有将抢答器复原的功能。

智力竞赛抢答器是用来判断哪一个预定状态首先发生的电路,主要由开关阵列电路、触发锁存电路、显示电路几部分构成。

二、总体设计电路由选手和主持人开关、触发锁存电路、抢答鉴别电路和显示电路组成。

三、单元电路设计1、选手开关和主持人开关选手开关由下面四个开关组成,四位抢答者通过开断各自的开关开关实现抢答,给译码器输入高低电平,其中低电平为有效信号2Q03Q17Q16Q210Q211Q315Q314D04D15D212D313CLK9MR1+5V200200200200R4CV5TR2GND1TH6DC7Q3VCC847K47K0.01U0.01UFGND+5V910121374LS04246810874LS2013121245674LS20GNDLED74LS1752、触发锁存电路此电路有74LS175组成。

它具有以下功能:①清零功能用集成触发器清除端实现,由主持人输入手动负脉冲控制②四个抢答键控制功能有按键实现③显示功能用数字逻辑箱中的发光二极管实现④脉冲信号控制功能由主持人输入手动正脉冲控制74LS175真值表如下GN10K 10K 10K 10K47K47K0.01UFGND135911LED4、显示电路电路由四个发光二极管和四个200欧电阻串联组成,哪个选手先抢到对应的灯即亮。

1TH6 DC7 Q3847K47K0.01UF GND+5V5、时钟脉冲电路由555定时器和两个0.01uF 的电容和470欧姆的电阻组成多谐振荡。

2Q03Q17Q16Q210Q211Q315Q314D0D1D2D3CLK MR200200200200910121374LS04874LS2013121274LS20GND LED74LS175四、总电路图抢答开始时,主持人清楚信号按下复位开关,74SL175的输出Q1~Q全为0,所有发光二极管LED均熄灭。

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告一、引言数电实验是电子信息类专业中非常重要的实践环节之一。

在这个实验中,我们将设计一个四人抢答器,用以提高学生的学习兴趣和积极性。

本实验报告将详细介绍实验设备、实验原理、实验过程、实验结果和实验结论。

二、实验设备为完成这个实验,我们需要的设备如下: 1. 电路板:用于搭建电路。

2. 电路元件:包括逻辑门、继电器、按键等。

3. 电源:提供电路运行所需的电力。

4. 显示器:用于显示抢答的结果。

5. 电子元器件:如电阻、电容等。

三、实验原理1. 抢答器电路设计原理抢答器是由逻辑门、继电器和按键构成的。

逻辑门用于控制继电器的开关,按键用于触发抢答动作。

当按键按下时,逻辑门输出一个信号,控制继电器的闭合动作,再通过继电器控制显示器的亮灭,实现抢答结果的显示。

2. 抢答器工作原理抢答器工作原理如下: 1. 初始状态下,逻辑门输出低电平,继电器处于断路状态,显示器关闭; 2. 当一个人按下按键时,逻辑门输入高电平,逻辑门输出高电平,继电器闭合,显示器亮起; 3. 当有人抢答成功后,其他人按下按键均不会触发抢答动作,显示器继续保持亮起状态; 4. 当抢答成功者释放按键后,逻辑门输入电平变为低电平,逻辑门输出低电平,继电器断路,显示器关闭。

四、实验过程1. 硬件搭建根据实验原理,我们开始搭建实验所需的电路。

首先,我们在电路板上连接逻辑门、继电器和按键。

此外,还需要连接电源和显示器。

2. 电路测试在搭建完电路后,我们进行了电路测试。

通过按下按键,观察继电器和显示器的状态变化,验证电路的正确性。

如果测试结果不符合预期,我们会检查电路连接和元件的质量,确保没有问题。

3. 实验操作完成电路测试后,我们开始进行实验操作。

实验操作包括以下步骤: 1. 将抢答器电路连接到计算机,并打开电源; 2. 按下按键,观察显示器的状态变化; 3. 释放按键,再次观察显示器的状态变化; 4. 复位电路,准备下一轮实验。

数电课程设计--- 四人竞赛抢答器的设计

数电课程设计---  四人竞赛抢答器的设计

数电课程设计--- 四人竞赛抢答器的设计目录摘要 (4)第二章.电路设计 (5)2.1 设计要求 (5)2.1.1设计背景 (6)2.1.2掌握时钟电路的作用及基本构成 (7)2.1.3 了解组合逻辑电路掌握组合逻辑电路的设计及触发器的使用 (7)2.2 四人智力竞赛抢答器的设计原理电路主要由脉冲产生电路、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音响。

主持人宣布开始抢答时,倒计时电路启动由30计到0,如有选手抢答,倒计时停止。

电路系统结构如图2-1: (8)2.3单元电路分析 (9)2.3.1选手开关 (9)2.3.2主持人开关 (9)2.3.3触发锁存电路 (9)2.3.4抢答电路如图2-2: (10)2.2.5 74LS192简介............................................................................... .. (7)2.4整体电路 (14)2.4.1运行情况 (14)2.4.2电路图封装及电路板仿真结果如图2-7: (15)第三章.总结与体会 (16)3.1结论: (16)3.2心得 ; (16)第四章、答辩记录及评分表 (17)参考文献 (19)附录: (20)四人竞赛抢答器的设计摘要应用Multisim 11.0软件对4路竞赛抢答器进行设计与仿真。

四人智力竞赛抢答器电路主要由抢答电路、倒计时电路、影响电路等构成。

结果表明,该方法仿真效果真实、准确,操作简单,成本低廉的特点。

随着我国经济和文化事业的发展,在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决,例如证券、股票交易以及各种智力竞赛等。

在现代社会生活中,智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大地兴趣。

而在竞赛中往往分为几组参加,这是针对主持人提出的问题,各组一般要进行必答和抢答,对必答一般有时间限制,倒是有声响提示;对于抢答,要判定哪组先按键,为了公正,就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。

数字电路-四人抢答电路

数字电路-四人抢答电路

&
74LS175
D2 0 1 S3 D3 0 1 S4 D4
52.2k
+5V
电路的工作过程
G2 0 & 1 CP 抢答之前,应先清零 抢答开始 G3
4470
G1 & 0 1 0 1 0 1 0 1 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 CP CLR 0 1 A 0 1 S1 D1 0 1 S2
若 S2先按下 下一轮抢答之前
52.2k
+5V
抢答器实物图
DC-DC 降压模块
得到5V直流
笔记本 电池
555组成多 谐振荡器
提供频率可调 的时钟脉冲
四人抢 答电路
为了操作方便 将按钮引出
①了解了电路的组成 ②分析了电路的工作过程
③操作了实际电路
四人抢答电路
该电路满足 1.具有4路抢答。 2.采用发光二极管显示抢 答组别 。
3.主持人复位后方可抢答。
内部集成 4个D触发器
16 10 15 9 14 13 12
公用时钟脉冲
VCC Q4 Q4 D4 D3 Q3 Q3 CP
11
Q Q CLR CP D Q Q D CP CLR
74LS175的逻辑状态表

&
74LS175
D2 0 1 S3 D3 0 1 S4 D4
52.2k
+5V
电路的工作过程
G2 1 & 0 CP G3 1
4470
G1 & 1 0 0 0 0 0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q4 Q4 CP CLR 0 1 A 0 1 S1 D1 0 1 S2
&
74LS175

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告以下是一个关于数电四人抢答器实验的简要报告:实验名称:数电四人抢答器实验实验目的:了解数字电路中的逻辑门和触发器的工作原理。

学习设计和实现简单的数字电路电路。

实践团队合作和实验报告撰写能力。

实验器材:逻辑门集成电路(如与门、或门、非门等)。

触发器集成电路(如RS触发器、JK触发器等)。

连接线、开关和LED等。

实验步骤:根据实验要求和设计需求,确定使用的逻辑门和触发器类型,并绘制电路图。

使用逻辑门和触发器集成电路以及其他所需器材,按照电路图连接电路。

验证电路连接的正确性,并确保逻辑门和触发器按预期工作。

进行四人抢答器功能测试,确认抢答器能够正确识别和显示抢答顺序。

记录实验过程中的观察结果、电路图、连接方式等。

分析实验结果,总结实验中遇到的问题和解决方案。

撰写实验报告,包括实验目的、器材使用、实验步骤、观察结果、分析和总结等。

实验结果:通过实验测试,我们成功设计和实现了一个四人抢答器,其功能良好并能够准确地识别和显示抢答顺序。

实验中遇到的问题包括电路连接错误和触发器设置不正确,但通过调试和修改解决了这些问题。

实验结果验证了逻辑门和触发器的工作原理,并加深了对数字电路设计的理解。

结论:数电四人抢答器实验通过实际操纵逻辑门和触发器集成电路,展示了数字电路设计和实现的基本过程。

实验不仅提高了团队合作能力,还加强了实验报告撰写和实验结果分析的能力。

通过这个实验,我们深入了解了数字电路的原理和应用,为后续的数电实验打下了基础。

以上是一个简要的数电四人抢答器实验报告,具体内容和格式可以根据实验要求和指导进行相应的调整。

数电课程设计—四人智力抢答器(黄欢)

数电课程设计—四人智力抢答器(黄欢)

课题:四人智力抢答器专业:计算机科学与技术班级:01学号: 20102225姓名:黄欢指导教师:周冬芹设计日期:2012年6月5日成绩:重庆大学城市科技学院电气学院四人智力竞赛抢答器设计报告一、设计目的作用1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

二、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,用来控制系统清零和抢答的开始。

(3) 抢答器具有数据锁存的功能。

抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,该选手指示灯亮并立即锁存,同时扬声器给出音响提示,禁止其他选手抢答。

抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。

三、设计的具体实现1、系统概述根据所给的器材可猜测:定时器(NE555)用于产生矩形脉冲,四D触发器(74LS175)输入端用于接四个选手的开关按钮,对应输出端接发光二极管显示哪个选手的按钮。

怎样才能阻止当第一个选手按下按钮后同时能阻止其他选手的按键不起作用呢?所给的器材中还有双四输入与非门(74LS20),四二输入与非门(74LS00),可知要运用这两个与非门来实现抢答器的锁存功能,即是:抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,该选手指示灯亮并立即锁存,同时扬声器给出音响提示,禁止其他选手抢答。

抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。

当没有选手按键时,扬声器不发声。

2、单元电路设计与分析(1)设计的原理图如下图(1)所示,有下图可知:当有选手先按下按钮时,双四输入与非门(74LS20)的输出为1,进入四二输入与非门U3后输出为0,再和定时器的输出脉冲一起通过四二输入与非门U4后(输出为1)接到四D触发器的CP 端,即可把触发器的信号脉冲锁定在高电平1,禁止其他选手抢答,同时从74LS20输出的高电平与定时器的输出脉冲通过四二输入与非门U5后,输出也为矩形脉冲,通过三极管放大后传到扬声器发声;当没有选手按下按钮时,双四输入与非门(74LS20)的输出为0,进入四二输入与非门U3后输出为1,再和定时器的输出脉冲一起通过四二输入与非门U4后(输出为矩形脉冲)接到四D触发器的CP端,即触发器的信号脉冲正常输入。

武汉理工数电实验四人抢答器基于d触发器的设计

武汉理工数电实验四人抢答器基于d触发器的设计
---基于D触发器的设计 设计者:07电子郑学艳、李晓娴
抢答器设计原理图
发光二极管, 选手抢答时,
对应灯亮
将Q0~Q1~Q2~Q3~ 与非,当没人抢答
时,与非门的输出 为0,当有人抢答
时,输出为1
内集成四个 D触发器, 当D端输入
高电平时对 应Q端输出
高电平
将非门的输出信号 与CP进行与非, 来控制CP脉冲是
制作流程
根据原理图画 protel原理图
建立元器件的 封装
生成PCB文件
焊接原器件、 完成作品
制作PCB电路 板
编辑PCB文件, 进行布线
Protel中的原理图
Protel中元器件的封装
74LS175
74LS00和74LS20
555
单刀双掷开关
发光二极管
PCB文件
PCB电路图
10 厘 米
BEFORE
第一次
8 厘 米
失败之处:线太细, 布局太乱,焊点太小
第二次
失败之处: 封装错误, 中间空隙 太大,浪 费材料, 布局太乱
16 厘 米
成品图
选手开关
电源开关 裁判
使用说明
本抢答器为四人抢答器,使用三节七号电池供电,当 不使用时,将电源开关断开,以免浪费电池;
开关SC为主持人控制开关,不允许抢答时,开关掷到 复位端,开始抢答时,开关掷到开始端;
555定时器连成多谐振荡器,为D触发器提供CP脉冲;
抢答器所使用的器件
74LS175(1个)------集成了4个D触发器的集成块 74LS20(1个)-------四输入端与非门 74LS00(1个)-------两输入端与非门 555定时器(1个) 发光二极管(4个) 单刀双掷开关(5个) 单刀单掷开关(1个) 0.01uF电容(2个) 1.6K电阻(4个)、5.1K电阻(1个)

数字逻辑电路课程设计报告_4路抢答器

数字逻辑电路课程设计报告_4路抢答器

数字逻辑电路课程设计报告题目名称: 4路抢答器系院:专业班级:学生姓名:完成日期:摘要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。

经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

关键字: 开关阵列电路;触发锁存电路;解锁电路;编码电路;显示电路(1)一, 设计目的(2)本设计是利用已学过的数电知识, 设计的4人抢答器。

(3)重温自己已学过的数电知识;(2)掌握数字集成电路的设计方法和原理;(3)通过完成该设计任务掌握实际问题的逻辑分析, 学会对实际问题进行逻辑状态分配、化简;(4)掌握数字电路各部分电路与总体电路的设计、调试、模拟仿真方法。

(一)二, 整体设计(二)设计任务与要求:1.抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛, 分别用4个按钮S0~ S3表示。

2.设置一个系统清除和抢答控制开关S, 该开关由主持人控制。

3.抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮, 锁存相应的编号, 并在LED数码管上显示, 同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存, 优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4.参赛选手在设定的时间内进行抢答, 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的时间, 并保持到主持人将系统清除为止。

5.如果定时时间已到, 无人抢答, 本次抢答无效。

(三)设计原理与参考电路抢答器的组成框图抢答器的一般组成框图如下图所示。

它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、解锁电路、编码电路和显示电路等几部分组成。

1.开关阵列电路: 该电路由多路开关所组成, 每一名竞赛者与一组开关相对应。

开关应为常开型, 当按下开关时, 开关闭合;当松开开关时, 开关自动弹出断开。

2.触发锁存电路: 当某一组开关首先被按下时, 触发锁存电路被触发, 在对应的输出端上产生开关电平信息同时为防止其他开关随后触发而造成输出紊乱, 最先产生的输出电平反馈到使能端上, 将触发电路封锁。

数字电路实验报一(四人抢答器)

数字电路实验报一(四人抢答器)

重庆电力高等专科学校《数字电路》实验报告2010 – 2011 学年第二期课程名称:数字电路系别:计算机科学系班级:信息1011学生姓名:詹航学号: 201003020152指导教师:王华编制日期: 2011年4月25日星期一实验报告一制作四人抢答器1. 实验内容:设计一个四人抢答器。

2. 实验要求:要求其实现的功能为四人参加比赛,每一个人一个按钮,其中一人按下按钮后,相应的指示灯点亮,并且其后按下的按钮不起作用,复位后可进行新的抢答。

3.实验过程:首先用Proteus ISIS编辑四人抢答器原理图。

四人抢答器原理图共有六类元器件,各元器件如下表。

拾取元件:(1)进入元件拾取窗口:先单击对象栏拾取元器件图标,再单击对象选择窗口P。

(2)通过索引系统查找元器件,在Keywords文本框中输入元器件类型或名称的部分,如输入resi,此时Category(类)、Sub-Category(子类)和Results(查询结果)选项区中都会有相关类型元器件的显示信息,这时可根据自己对元器件的熟悉程度,通过对这些列表框的操作进一步缩小查找范围,最终在Results选项区找出需要的电阻,双击查找到的元器件就可以把元器件拾取到对象选择区。

元器件的放置:(1)先把原理图所用的元器件全部拾取到对象操作区。

(2)在对象栏中选择放置元器件模式。

(3)用鼠标单击对象选择区的元器件,这时预览区显示选中的元器件。

(4)将鼠标移到编辑区单击,被选中的元器件的轮廓将出现在鼠标指针下并跟随鼠标指针的移动而移动,再次单击,元器件就被放置在图样上。

编辑窗口元器件的操作:(1)选择操作对象:右击对象,对象被选中并同时弹出快捷方式。

(2)移动选择对象:当对象被选中后,将鼠标指针放在对象上,按下左键,这时对象将随鼠标指针的移动而移动。

(3)编辑对象:当对象需要修改表示或数值的时候,可通过在右击对象的快捷菜单中选择Edit Properties命令来实行。

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告

数电四人抢答器实验报告一、实验介绍本次实验是基于数电四人抢答器的设计与实现,旨在通过搭建抢答器电路,掌握数字电路设计的基本原理和方法,培养学生对数字电路的兴趣和热情。

二、实验原理1. 抢答器原理四人抢答器是一种多人竞赛游戏设备,主要由计时器、按键、显示屏等组成。

在比赛开始前,参赛者各自占据一个按键,在计时器启动后,先按下按键的参赛者将获得优先权,并在显示屏上显示其编号或名称。

2. 电路原理本次实验采用74LS161芯片作为计数器,74LS138芯片作为译码器。

当任意一个参赛者按下自己的按键时,计数器开始累加,并将当前计数值送入译码器中进行解码。

解码后的结果通过LED灯或七段数码管进行显示。

三、实验材料1. 74LS161芯片 x 12. 74LS138芯片 x 13. LED灯 x 4 或七段数码管 x 44. 按键 x 45. 蜂鸣器 x 16. 杜邦线若干7. 面包板 x 1四、实验步骤1. 按照电路原理图,将74LS161芯片和74LS138芯片插入面包板中。

2. 将4个按键分别连接到74LS161芯片的CLK、A、B、C端口上。

3. 将4个LED灯或七段数码管连接到74LS138芯片的Y0~Y3端口上。

4. 将蜂鸣器连接到74LS138芯片的G端口上。

5. 连接电源,开启电源开关。

6. 按下任意一个按键,开始计时并显示当前计数值。

7. 第一个按下按键的参赛者获得优先权,并在显示屏上显示其编号或名称。

8. 按下复位按钮,重置计数器和译码器。

五、实验结果经过实验测试,本次四人抢答器设计成功。

每个参赛者都可以通过按下自己的按键进行抢答,并在显示屏上看到自己的编号或名称。

同时,蜂鸣器也会发出响声提醒其他参赛者。

六、实验心得通过本次实验,我深刻认识到数字电路设计的重要性和基本原理。

在搭建抢答器电路时,我不仅学会了如何选择合适的芯片和元器件,还掌握了数字电路的设计方法和技巧。

同时,实验过程中也遇到了许多问题,例如电路连接错误、芯片损坏等,但通过不断尝试和排除故障,最终成功完成了实验。

数字电子技术课程设计(四人抢答器)

数字电子技术课程设计(四人抢答器)
[8] 周南良.数字逻辑.长沙:国防科技大学出版社,1992
[9] 阎 石. 数字电子电路(第六版).
指导教师
2019年 3月27号
1)
随着经济水平的不断提高,当今的社会竞争日益激烈,选拔人才,评选优胜,知识竞赛之类的活动愈加频繁,智力竞赛是一种生动活泼的教育方式,人们在物质文明得到满足的同时更注重精神文明的追求,各种节目不断涌现,提高节目的质量尤为重要。本次设计是针对活动中用到的抢答器而设计的。抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路,广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣,并且能在极短的时间内,使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。
(4)有抢答信号输入,即开关S1-S4中的任意一个开关被按下时,对应的LED灯变亮,此时再按其它任何一个开关被按下均无效,指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。
3)
1.
方案一:
此方案用到四个74ls04非门和四个74ls20与非门电路,电路较好设计,但是缺点在于没有主持人复位按钮。
方案二
现在的抢答器有着数字化,智能化的方向发展,这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多,操作简单,经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计的抢答器,电路简单,成本较低,操作方便,灵敏可靠,具有较高的推广价值。
抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示手段指示出第1抢答者[1]。本论文设计宗旨在培养学生综合模拟、数字电路知识,解决电子信息方面常见实际问题的能力,掌握一般电子电路设计方法与设计步骤。促使学生积累实际电子制作经验,准备走向更复杂更实用的应用领域。目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
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电子技术课程设计课题:数电四人抢答器院系:电气与电子工程学院专业:电气信息类班级:电气1201班姓名:周*****学号:12********武汉轻工大学2014年6月15日目录绪论 (2)一、设计任务和要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)二、方案设计与论证 (3)2.1 抢答器的基本工作原理 (3)2.2 系统框图 (3)2.3 方案比较 (4)三、单元电路设计 (4)3.1 抢答器控制电路 (4)3.2 编码器电路的设计 (5)3.3 定时电路 (6)3.4 复位电 (7)3.5 报警电路 (8)3.6 时序控制电路 (9)3.7 译码器电路和数码管显示电路的设计 (10)四、总电路工作原理及元器件清单 (10)4.1 总电路原理图 (10)4.2 元件清单 (12)五、硬件电路的调试 (13)5.1 仿真软件简介 (13)5.2仿真结果 (14)六、设计过程中的问题和解决办法 (14)七、设计成品的优点与不足 (14)八、结论与心得 (15)绪论基于数字电子技术的设计创新和产品创新看起来似乎永无止境,而且它们也的的确确在方方面面日益完善和丰富着我们每个人的日常生活和工作。

随着科技的进步和社会的发展,现代电子产品设计越来越注重产品的易使用型,人机界面一定要良好。

声音、图象等作为人类交往的最重要手段,也被体现在电子产品设计中。

采用一颗语音芯片,让产品开口说话,可以起到强化宣传品牌、指导用户使用、故障紧急提示、娱乐等功能,使产品设计新颖实用、先声夺人、出奇制胜。

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,蜂鸣器连续响1秒。

选手抢答时,数码显示选手组号,同时蜂鸣器响1秒,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。

(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,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,音响持续1秒。

参赛选手在设定时间(9秒)内抢答有效,抢答成功,扬声器响,音响持续1秒,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(音响持续1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)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号,作为定时计数器的CP信号。

二、方案设计与论证2.1抢答器的基本工作原理整个电路框图如上图所示,主要分为两部分,一个是计时部分,一个是抢答电路,其中抢答器电路由,编码器电路,RS触发电路,译码器电路,数码管显示电路组成,封锁电路由三个或门组成,其作用是只让先按下的有效,而后按下的无效,主持人按钮用来将电路复位,并将输出清零和编码电路解除封锁,译码电路用来译出编码,数码显示部分用来显示按下的选手号码,556定时电路用来定答题的时间。

2.2系统框图当主持人宣布开始,定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时,并通过译码器在显示器中显示。

报警电路给出声音提示。

当选手首先按某一开关键时,可通过触发锁存电路被触发并锁存,在输出端产生相应的开关电平信息,同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱,最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。

然后在译码器中译码,将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。

最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。

若有多个开关同时按下时,则在它们之间存在着随机竞争的问题,结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

如图2.1图2 抢答电路其工作原理为:当主持人控制开关处于“清除”时,D触发器的清零端为低电平,使D触发器被强制清零,输入的抢答信号无效。

当主持人将开关拨到“开始”时,D触发器Q非端前一状态为高电平,四个Q非端与在一起为高电平,再和抢答按键信号和借位信号与在一起给D触发器的脉冲端,当没人抢答时,抢答信号为低电平,与门U11输出端为低电平给D触发器脉冲端,当一有人抢答时,抢答信号为高电平,并和U2的输出信号和借位信号与在一起,使得U11输出端为高电平给D触发器,于是D触发器就有一个上升沿,使得抢答信号经D触发器触发锁存再经过译码器74ls48译码,把相应的信号显示在数码管上。

另外,当选手松开按键后,D触发器的Q非前一状态为低电平,与在一起后给与门U11,使得U11的输出端为低电平给D触发器,则D触发器的脉冲输入端恢复原来状态,从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。

这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

当选手回答完毕,主持人控制开关S是抢答电路复位,以便进行下一轮抢答。

3.2 编码器电路的设计编码器采样74ls148作为编码芯片,将输入的信号进行编码,然后输出2二进制码,输出接到74279上,A0 ,A1 ,A2 均分别接到74279的S上,当输出均为高时表示无选手按下,S为无效电平,RS触发器输出为低,即无编码输出。

74ls148芯片及真值表如下:图3.1表3.13.3 定时电路节目主持人通过按复位键来进行抢答倒计时。

如图3。

定时9秒,把74LS192对应的9,10,1,15四个端子预置为“1001”。

计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路555提供。

当复位开关按下时,给74ls192一个低电平,从而开始倒计时,每来一个脉冲信号进行减计数一次。

当有选手抢答或借位信号时,就使得74ls192的输入脉冲变成低电平,从而实现倒计时的停止。

再按复位键时,再一次倒计时。

图3 定时电路图3.3时序控制电路是抢答器设计的关键,它要完成以下三项功能:1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时,扬声器发声,抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。

图5 抢答与定时时序控制电路2)当参赛选手按动抢答键时,扬声器发声,抢答电路和定时电路停止工作。

3)当设定的抢答时间到,无人抢答时,扬声器发声,同时抢答电路和定时电路停止工作。

根据上面的功能要求,设计的时序控制电路如图5所示。

图5中,U2与门74ls21作为抢答的控制信号;U12与门74ls11和U13与门74ls21的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止;U11与门74ls11的作用是控制74LS175的输人脉端,U10的作用是控制74ls121的输入脉冲端。

工作原理是:主持人控制开关从“清除”位置拨到“开始”位置时,74LS175的输出Q!=1,U2输出为1,借位信号为1,则U12输出为1,使U13输出为1,则时钟信号CP能够加到74LS192的时钟输入端,定时电路进行递减计时。

同时,在定时时间未到时,则“定时到信号”为1,U11和U13的输出为1,使 74LS175和74ls192处于正常工作状态,从而实现功能(1)的要求。

当选手在定时时间内按动抢答键时,Q!=0,U2输出为0,封锁 CP信号,则U12输出为0,使U13输出为0,定时器停止倒计时处于保持工作状态;同时,U11的输出为1使D 触发器触发而输出信号,也使U10输出为0,给了74ls121一个上升沿,使74LS121处于工作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平,从而实现功能(2)的要求。

当定时时间到时,则“定时到信号”为0,U10输出为0,有给了74ls121一个下降沿,使74LS121处于工作状态给蜂鸣器一个一秒的高电平,禁止选手进行抢答。

同时,U13输出为0,封锁CP信号,使定时电路保持0状态不变,从而实现功能(3)的要求。

集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

3.7 译码器电路和数码管显示电路的设计抢答部分和倒计时部分的译码器均采用74ls48芯片,而数码管则选择与之相对应的7段共阴数码管搭配,为避免电流过小,可在译码器与数码管间接上拉电阻以增大电流,上拉电阻选用1k的9针排阻。

译码器电路和数码管显示电路设计如下:图3.4四、总电路工作原理及元器件清单4.1 总电路原理图:图6 总电路图电路实图:图7 电路板正面图8 电路板反面4.2 元件清单软件。

④具有强大的原理图绘制功能。

总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。

proteus是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,真的很不错。

可以仿真51系列、AVR,PIC等常用的MCU及其外围电路(如LCD,RAM,ROM,键盘,马达,LED,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件...)其实proteus与multisim比较类似,只不过它可以仿真MCU!5.2仿真结果:六、设计过程中的问题和解决办法(1)在设计方案时,遇到了信号不能锁存的问题。

经过查找资料,了解如何通过D 触发器的输出信号来反馈回D触发器的脉冲端来进行锁存。

(2)在仿真时遇到了555不能仿真和没仿真元件74ls121的问题。

通过翻阅书本了解555如何准确使用和上网搜索74ls121的代替元件来解决。

(3)当焊完电路调试时,数码管没显示。

于是对照电路图来逐一检查,发现有些管脚没接上。

例如数码管的接地端没接地、74ls192的CLR脚没接地等等。

七、设计成品的优点与不足优点:元器件较少,功能满足要求不足:(1)在设计时,用了D触发器来进行抢答信号的筛选和锁存,在同时按下S0和S1时(其同时按下的几率较小,其可精确到微秒甚至纳秒级,但情况还是会存在的)会显示“3”,而按S2时也会显示“3”,所以显示“3”的几率大一点,但几率很小。

改良:可改用编码器和锁存器来代替D触发器。

(2)电路跳线较多,使得电路板外观不好。

改良:焊线路前应细心考虑元件的排布和线路的连接。

八、结论与心得这一课程设计使我们将课堂上的理论知识有了进步的了解,并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣。

了解了更多电子元件的工作原理,如:74LS121、74LS48、74ls192等。

但同时也暴露出我在知识上掌握不足等缺点。

其次在此次设计过程中由于我们频繁的使用一电子设计软件如:Multisim等,因此使我熟悉了软件的使用,同时在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高。

加上在设计过程中遇到了一些问题,使得我得查找相关资料,从而增长知识的同时增强解决问题和动手的能力,锻炼我做事细心、用心、耐心的能耐。

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