三路竞赛抢答器电路的设计

校内毕业综合实训项目报告

项目名称：三路竞赛抢答器电路的设计

班级：机电1205

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学号：**********

指导教师：李满亮

机电工程系

二〇一四年十一月-二〇一五年六月

课程设计任务书

题目三路竞赛抢答器电路的设计专业机电一体化学号 1010212520 姓名李逍遥

主要内容、技术要求等：

一、主要内容

1．阅读相关科技文献。

2．学习protel软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

二、技术要求

•要求电路实现抢答原理，即如果有一人比其余两人先按键，则此人获得回答权。要求说明抢答器的最小反应时间。

•要求电路设置一个按键，此按键能够起到复位的作用。

•要求电路能够通过声光的形式表明由谁获得回答权。

三、完成期限： 2015年 05 月 26 日

目录

1、概述 (3)

2、设计基本思路 (3)

3、内容摘要 (3)

4、总体设计及框图 (4)

5、单元电路设计及元器件选择 (5)

6、设计过程中的问题和解决办法 (9)

7、设计成品的优点与不足 (10)

8、心得体会 (10)

9、参考文献 (10)

三路竞赛抢答器电路的设计

一、概述

实现抢答原理，即有一人比其余两人先按键，则此人获得回答权。此抢答器有最小反应时间，并设有一个起复位作用的按键。由于主持人要看到谁获得抢答权，因此此电路还能够通过声光的形式表明由谁获得回答权。

关键词抢答器可调精确度快速反应能力设计原理器件选择原理图

二、设计基本思路

抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。接通电源后，主持人将开关拨到“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；主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，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。

三、内容摘要：

（一）设计任务

设计一台可供3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。

（二）设计要求

1.3名选手编号为：1，2，3，。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。

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（10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（10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1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。

图1总框图

抢答器系统原理框图如上所示。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。

五、单元电路设计及元器件选择

（一）抢答电路

电路如图2所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效。

图2 抢答电路

（二）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

（三）报警电路

由74ls121和蜂鸣器构成的报警电路，但仿真中没有74ls121，因此用功能相同的MONOSTABLE VIRTUAL（后文简称A1）来代替仿真，如图4所示。其中A1的脉冲输入端是由复位信号和Q非的与信号和借位信号与在一起来提供的。当其中一个信号为低电平时，使得A1得到一个下降沿脉冲，从而使A1的Q端输出一个宽度为一秒的高电平，那么蜂鸣器就会响一秒。反之，电路停振，蜂鸣器不响。

图四报警电路

（四）时序控制电路

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：