智力竞赛抢答器逻辑设计报告

课 程 设 计

题目

智力竞赛抢答器逻辑电路设计

姓 名

学 号 201003130120 院（系） 电子电气工程学院

班 级 P10电信一班

指导教师 冯泽虎 职 称 讲师 二O 一一年 六 月 二十 日

第一章设计内容简介

一、简介

智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种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，使人们增加一些科学知识和生活知识。

实际进行智力竞赛时，一般分为若干组，各组对主持人提出的问题，分必答和抢答两种。必答有时间限制，到时要告警，回答问题正确与否，由主持人判别加分还是减分，成绩评定结果要用电子装置显示。抢答时，要判定哪组优先，并予以指示和鸣叫。

因此，要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分。

1.计分、显示部分；

2.判别选组控制部分；

3.定时电路和音响部分。

二、设计任务和要求

用TTL或CMOS集成电路设计智力竞赛抢答器逻辑控制电路，具体要求如下：

1. 抢答组数为4组，输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。

2. 判别选组电路。能迅速、准确地判处抢答者，同时能排除其它组的干扰信号，闭锁其它各路输入使其它组再按开关时失去作用，并能对抢中者有光、声显示和呜叫指示。

3. 计数、显示电路。每组有三位十进制计分显示电路，能进行加/减计分。

4. 定时及音响。

必答时，启动定时灯亮，以示开始，当时间到要发出单音调“嘟”声，并熄灭指示灯。

抢答时，当抢答开始后，指示灯应闪亮。当有某组抢答时，指示灯灭，最先抢答一组的灯亮，并发出音响。也可以驱动组别数字显示（用数码管显示）。回答问题的时间应可调整，分别为10s、20s、50s、60s或稍长些。

4.主持人应有复位按钮。抢答和必答定时应有手动控制。

三、可选用器材

1. 通用实验底板

2. 直流稳压电源

3. 集成电路：74LS190、74LS48、CD4043、74LS112及门电路

4. 显示器：LCD5011-11、CL002、发光二极管

5. 拨码开关（8421码）

6. 阻容元件、电位器

7. 喇叭、开关等

四、设计方案提示

1. 复位和抢答开关输入防抖电路，可采用加吸收电容或RS触发器电路来完成。

2. 判别选组实现的方法可以用触发器和组合电路完成，也可用一些特殊器件组成。例如用MC14599或CD4099八路可寻址输出锁存器来实现。

3. 计数显示电路可用8421码拨码开关译码电路显示。8421码拨码开关能进行加或减计数。也可用加/减计数器（如74LS193）来组成。译码、显示用共阴或共阳组件，也可用CL002译码显示器。

4. 定时电路。当有开关启动定时器时，使定时计数器按减计数或加计数方式进行工作，并使一指示灯亮，当定时时间到，输出一脉冲，驱动音响电路工作，并使指示灯灭。

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第二章 电路设计

参考电路

根据智力竞赛抢答器的设计任务和要求，其逻辑参考电路如下图所示。

V 码拨关1×1

2V

V

V 8421码码开12

图2.1 四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图

六、参考电路简要说明

图2.1为四组智力竞赛抢答器逻辑控制电路参考图，若要增加组数，则需要把计分显示部分增加即可。

1.计分部分

每组均由8421码拨码开关KS-1，完成分数的增和减，每

组为三位，个、十、百位，每位可以单独进行加减。例如：100分加10分变为110分，只需按动拨码开关十位“+”号一次；若加“20”分，只要按动“+”号两次。若减分，方法相同，即按动“－”号就能完成减数计分。

顺便提一下，计分电路也可以用电子开关或集成加、减法计数器来组合完成。

2.判组电路

这部分电路由RS触发器完成，CD4043为三态RS锁存触

发器，当S1按下时，Q1为1，这时或非门74LS25为低电平，封锁了其它组的输入。Q1为1，使发光管D1发亮，同时也驱动音响电路呜叫，实现声、光的指示。输入端采用了阻容方法，以防止开关抖动。

3.定时电路

当进行抢答或必答时，主持人按动单次脉冲起动开关，使

定时数据置入计数器，同时使JK触发器翻转（Q=1），定时器进行减计数定时，定时开始，定时指示灯亮。当定时时间到，即减法计数器为“00”时，Bo为“1”，定时结束，这时去控制音响电路呜叫，并灭掉指示灯（JK触发器的/Q=1，Q=0）。

定时显示用CL002，定时的时标脉冲为“秒”脉冲。

4.音响电路

音响电路中，f1和f2为两种不同的音响频率，当某组抢答

时，应为多音，其时序应为间断音频输出。当定时到，应为单音，其时序应为单音频输出，时序如下图所示。下图为：音频时序波形图。

f1

f2

第二章总结

通过这次对抢答器的设计制作，让我了解了电路设计的基本步骤，也让我了解了关于抢答器的原理与设计理念，要设计一个电路先进行软件模拟仿真再进行实际的电路制作。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

参考文献

[1]数字电子技术基础阎石主编第五版

[2]电子电路设计与实践姚福安山东科学技术出版社2002年7月第一版

[3]电子技术课程设计使用教程陈明义中南大学出版社2002年6月第一版.

[4]模拟电子技术基础童诗白高等教育出版社2001年1月第三版