四人智力竞赛抢答器

四人智力竞赛抢答器

一、设计题目

四人智力竞赛抢答器

二、设计目的

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。

三、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。

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。

四、原理电路和程序设计：

（1）方案比较；

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9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。电路系统结构如图13：

（2）整体电路；

（3）单元电路设计；

主持人 选手

1）以锁存器为中心的编码显示电路

抢答信号的判断和锁存可采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表3：

工作原理：

四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号。

当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使脉冲不能进入触发器，从而防止其他人抢答。并停止计时。

将与非后的信号用于控制声音模块报警。

2）脉冲产生电路：

工作原理：该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。并以74LS160做10分频,产生10Hz和1Hz的脉冲信号。

3）倒计时显示电路：

该电路可采用十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。

工作原理：由74LS190十进制计数器计数，其输出端驱动BCD数码器。

160的进位输出反相信号

进位信号和抢答信号控制1HzCP信号的输入，即计数到0时不会倒回9再计时，也控制计数到时抢答模块不许再抢答同时声音模块块报警。190的MR接收抢答模块的信号，当抢答模块复位时190也复位。

4）音响电路：

由主持人、选手、倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始、选手抢答、倒计时到零时都能鸣叫。

（5）元件选择。

五、电路和程序调试过程与结果：

1先将抢答模块接好先，这时的脉冲信号可以先接到实验装置上的10Hz

信号，

接好线，测试可否正常抢答，1~4抢答开关断开时对应的LED是否显示正常，抢答后其他人能否抢答和复位是否正常。

2接上显示模块，测试可否显示对应组号，未抢答时和复位有无显示。

3接好脉冲信号模块，代替接到实验装置上的信号，测试是否有产生脉冲

信号，是否可以使抢答模块正常工作。

4接上倒计时模块，将控制信号线连接好，测试能否计时，计时到时是否不会继续计时。

5抢答模块是否还能抢答，抢答后是否还计时及复位后计时是否重新计时。

6接上声音模块，测试抢答后及计时到时后是否有报警声。

7对整个电路的功能测试一遍。

六、总结

通过本设计，复习了数字电子的知识，更深入的了解了各元件的使用方法和功能。体会了设计电路的方法和流程，排除各种故障。最终使电路工作正常。并达到各种设计要求。各部分功能正常，达到老师的要求。