四路抢答器设计实验报告

四路抢答器设计实验报告

一、设计任务：

1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能

力。

2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。

3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调

试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行

数字电子电路实验的基本技能。

二、技术指标

抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。

1、设计一个可供4人进行的抢答器。

2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。

3、抢答器开始时数码管显示序号0，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。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。，并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。

4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计。

5、设定的抢答时间内，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选

手的号码和抢答时间。并保持到主持人按复位键。

6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬

声器报警发出声音，定时器上始终显示0。

三、元件清单：

器件型号数量••器件型号数量双JK触发器74LS112 2 四/二输入与门74LS32 1 集成单稳态触发器74LS121 1 四/二输入与非门74LS00 1 译码器74LS48 1 •电阻10K 4 十进制计数器74LS160 2 •电阻47K 2 定时器555 1 •电阻100K 1 双四输入与非门74LS20 1 •电阻330欧11 四/二输入与非门74LS08 1 •电容22 1 反向器74LS04 1 •电容10 1 发光二极管LED 4 •电容0.01 1

四、电路框图如下：

1）智能抢答器总体方框图如下图所示为。其工作原理为：接通电源后，主

持人将K0拨到"清除"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；主持人用开关K0清零，宣布"开始"并按下K0状态开关抢答器工作。定时器计时，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。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。具体操作如下：

在主持人宣布开始并按下K0，K1、K2、K3、K4四个组参与抢答。当有抢答者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响,同时，抢答器不再接收其它组的抢答干扰。显示抢答者组号。

在限定时间9秒后无人抢答时，该题作废，用声响提示，并显示顺计时的时间。

六．总电路图如下（附录图一）：

七、单元电路的设计

1、抢答器电路

该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，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。

工作过程：当主持人表示开始作答时，按下复位键即清零。作答前Q到Q输出均为1，经过74LS20后输出0，当有参赛队抢答时，按下常断开关即有低电平到达CP端，该组Q端输出高电平，二极管亮，并通过显示电路显示组号，及报警电路发出声响。此时，该组Q 端输出低电平，经过74LS20输出1，起到锁存作用。到下一道题时，主持人再用控制开关清零。按此原理进行。

2、七段数码管显示电路

此电路是通过用门电路连接，达到译码的效果，将所抢答组号显示在七段数码管上。通过下列真值表实现：

输入输出

AAAA a b c d e f g

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0

0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0

0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1

1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1

a=d=Q 2+ Q 3 b=1 c= Q 2+Q 4 e= Q 2f= Q 4g=Q1

3、废题计时电路

本电路通过十进制计数器74LS160和BCD七段译码器74LS48（其输出是驱动七段字形的七个信号），实现计时废题功能，当主持人宣布开始答题时，计数器顺时计数，若无人抢答，计数器计到九时，通过报警电路发出声响。该题作废。

（1）字符显示器：分段式显示是将字符由分布在同一平面上的若干段发光笔划组成。电子计算器，数字万用表等显示器都是显示分段式数字。而LED数码显示器是最常见的。通常有红、绿、黄等颜色。LED的死区电压较高，工作电压大约1.5~3V，驱动电流为几十毫安。图5-2是七段LED数码管的引线图和显示数字情况。74LS47译码驱动器输出是低电平有效，所以配接的数码管须采用共阳极接法；而74LS48译码驱动器输出是高电平有效，所以，配接的数码管须采

用共阴极接法。图3-3（a）是共阴式LED数码管的原理图，使用时，公阴极接地，7个阳极a,b,c,d,e,f,g由相应的BCD七段译码器来驱动，如图3-3（b）所示。

（a）引线图（b）七段字形组合情况

图3-3共阴式LED数码管的原理图和驱动电路

图3-3(c )七段LED数码管

（2）74LS48是输出高电平有效的中规模集成BCD七段显示译码驱动器，它的真值表见表下图所示

十进制

数或

功能

输入

BR

Y

BR

I/

输出

LT BR

I A3A2A1A0 a b c d e f g

0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0