路抢答器实验设计

课程设计说明书

广东石油化工学院

课程设计任务书

一、设计题目

四路抢答器

二、主要内容及要求

（1）当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。

（2）电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤30秒（显示为29~00），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示。

（3）具有计分功能。每组参赛者起始分为100分，抢答后由主持人计分，答对1次加10分，否则减去10分

（4）在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。

提高要求：

（5）答题时间还剩5s时，每秒发出提示声音。

三、进度安排

1、掌握multisim仿真器软件的使用（5月25号）。

2、去图书馆和网上查找需要的资料，并整理好。（5月26日）。

3、对课程设计的要求进行理解，初步设计。（5月27日）。

4、整体设计开始，并逐步改进和调试。（5月29日）

5、完成设计并写课程设计说明书。（5月30日）

6、课题答辩（6月20日）

四、总评成绩

指导教师学生签名

抢答器电路设计

一、设计任务与要求

1．可容纳四组参赛的数字式抢答器；

2．当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号；

3．电路具有定时功能。要求回答问题的时间≤60秒（显示为00~59），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示；

4．具有计分功能。要求能设定初始分值，能进行加减分

5．在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）

二、方案设计与论证

如图所示为总体方框图。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，选手在定时时间内抢答时，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。

方案一：以74LS175+74LS48为主，构成抢答电路模块；以74LS192+数码管+蜂鸣器构成计时模块；以74LS192+74LS160为主构成计分模块。（抢答模块实现如下图）

其工作原理如下，主持人开关是74LS175的清零控制端，当主持人打下开关时整个电路开始工作，有一个抢答信号产生时74LS175被封锁，该芯片得不到时钟信号，处于不工作状态，不允许其他信号的输入有效，相对于方案二没有优先级，不会产生公平性的问题。在74LS175有了一个输出信号后，通过或门的组合产生一个编码给74LS48让其进行译码输出译码显示台号。例如编码为XXX1的有一号和三号，所以通过或门组合可以实现显示功能。

优点是便于扩展，容易添加新的电路，缺点是实现显示时，如果台号过多需要更多的门电路进行处理，显得冗余。考虑仅仅是由四人抢答的，不需要更多的门实现选择了该方案。

其余模块在下面进行详细描述。

方案二：以74LS148、锁存器 74LS279、74LS48为主构成抢答模块；其余的模

块基本相同。（抢答模块如下图所示）

其工作原理如下，开关S置于"清除"端时，RS触发器的端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的＝0，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S3），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=100,经译码显示为"4"。此外，1Q＝1，使74LS148＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为１Q＝1，74LS148＝1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

电路实现功能比较完整，基本符合设计的要求，但是该电路实行附加的功能是难以实现，要做较大的改动才可以完善，在早期的时候被我们淘汰。优点是电路基本可以严谨处理所有的事务仿真的时候不易出现问题。

三、单元电路设计与参数计算

抢答器鉴别模块:

抢答器模块=74LS175+74LS48+门电路+七段数码管

74LS175：74LS175的功能真值表:

从表可见：

① CLR是清零端，且低电平有效。

② CLK是时钟脉冲，且下降沿触发。

上图中的74ALS175N为一四路的锁存器，当CLK引脚输入上升沿时，1D-4D被锁存到输出端（1Q-4Q）。在CLK其他状态时，输出与输入无关

74LS48

A0-A3 译码地址输入端

BI'/RBO'消隐输入端（低电平有效）/脉冲消隐输出（低电平有效）

LT' 等灯测试输入端（低电平有效）

RBI' 脉冲消隐输入端（低电平有效）

Ya-Yg 输出端

抢答器计时模块：

抢答器=74LS192+数码管+蜂鸣器

74LS192具有下述功能：

（1）.异步清零：CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000

（2）.异步置数：CR=0，LD=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0

（3）.保持： CR=0，LD=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态

（4）.加计数：CR=0, LD=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数（5）.减计数：CR=0, LD=1，CPU=1，CPD= CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

抢答器记分模块：

计分器=74LS192+74LS160+控制开关+门电路

74LS160:是同步十进制计数器，依靠CP信号来工作，EP、ET高电平是工作，计分的单元电路中EP接数据输出端的与非输出，只要令清零端的数据输出位数与EP端的位数相减等于你要的位数即可实现加减相应的分数的功能。

例如：下图EP端是0011，而CLR端是0100，两端相减是0001，即十进制的1，所以实现加减一分的功能。

四、总电路工作原理及元器件清单

1．总原理图

2．电路完整工作过程描述（总体工作原理）

抢答器鉴别模块:

该电路完成三个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号；二是禁止其他选手按键操作无效；三是同时译码显示电路显示编号。74LS175工作过程：主持人开关置于"清除"端时，芯片开始工作，A、B、C、D四个开关开始抢答，根据下图的真值表，可以知道当有一个开关打下时，通过门电路的控制封锁时钟禁止其他开关的输入，使其他输入无效。