数字抢答器实验报告

课程设计报告设计题目：数字抢答器设计

班级：计算机1306班

学号：20133972

姓名：

指导教师：华

设计时间：2015年7月

摘要

在智力竞赛中，为了公正准确的显示出第一抢答者，抢答器的存在是必不可少的。智力竞赛抢答器是一种非常实用的电子电路，根据使用者要求的不同和难易程度，可以设计出多种电路。简易八路数字抢答器主要包括抢答、编码、优先锁存、显示数字及复位等电路。可同时进行八路优先抢答。本文的主要容包括数字抢答器的设计思路、组成电路以及运用Multisim 7软件进行仿真。

此次设计的具有八个选手的数字抢答器电路一共有九个开关，主持人和八位选手各有一个开关，当主持人的开关打开并开始计时后，选手开始抢答，该数字抢答器电路可以通过对应的灯光来显示抢答选手的代表号数，还可以在第一位选手抢答成功时阻止其他选手抢答。同时还设有报警系统，若有人抢答或超过预定时间蜂鸣器便会报警。

关键词：抢答器，设计电路，仿真，报警电路

目录

摘要II

第1章概述 (4)

第2章课程设计任务及要求 (4)

2.1 设计任务 (4)

2.2 设计要求 (5)

第3章系统设计 (5)

3.1方案论证 (5)

3.2 系统设计 (6)

3.2.1 结构框架及说明 (6)

3.2.2系统原理图及工作原理 (7)

3.3 单元电路设计 (7)

3.3.1单元电路工作原理 (7)

3.3.2元件参数选择 (11)

第4章软件仿真 (12)

4.1 仿真电路图 (12)

4.2 仿真过程 (13)

4.3仿真结果 (16)

第5章安装调试 (17)

5.1安装调试过程 (17)

5.2故障分析 (19)

第6章结论 (20)

第7章使用仪器设备清单 (21)

参考文献 (21)

收获、体会和建议 (21)

第一章概述

抢答器是为竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，竞赛者可以分为若干组，抢答时各组对主持人提出的问题要在最短的时间做出判断，并按下抢答按键回答问题。当第一个人按下按键后，则在显示器上显示该组的，同时电路将其他各组按键封锁，使其不起作用。回答完问题后，由主持人将所有按键恢复，重新开始下一轮抢答。抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如,30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时。参赛选手在设定的时间进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效。

本实验通过八路数字抢答器的设计实验，要求学生回去所学数字电子技术的基础理论和基础实验，掌握组合电路、时序电路和任意集成电路的综合使用及设计方法，熟悉掌握优先编码器、译码器、触发器、计数器、555定时器的应用方法和时序电路的设计方法。

第二章课程设计任务及要求

2.1设计任务

1.基本设计任务：

（1）设计一个具有八个选手（序号从1到8）的抢答电路，序号和选手一一对应。

（2）抢答器要求具有显示选手的序号，同时禁止其他选手抢答的锁存功能。（3）设计主持人控制系统的开始与结束电路。当主持人发出抢答命令，并同时

按下启动定时开关后，八个选手通过各自的按键开关发出抢答信号。（4）报警电路：对犯规选手（包括提前抢答和超时抢答），设计有显示抢答犯规选手序号的功能。

2.扩展设计任务：

（1）每个选手按键抢答问题的同时，配有声音提示。

（2）当选手开始答题的时候，系统开始倒计时30s有数字显示。计时结束时，有声音提示。

（3）自主设计部分（实物仿真均可）。

2.2 设计要求

自拟小型数字系统题目，并完成原理图设计、模拟仿真，按要求完成设计报告。

1.理论设计部分

⑴独立完成系统的原理设计。说明系统实现的功能，应达到技术指标，进行方案论证，确定设计方案。

⑵画出电路图，说明各部分电路的工作原理，初步选定所使用的各种器件的主要参数及型号，列出元器件明细表。

⑶系统中包含的中、小规模集成电路的种类至少在六种以上。

2.模拟仿真

⑴根据理论设计用multisim 7在计算机上进行仿真。验证所设计方案的正确

性。

⑵分析电路的工作原理，写出仿真报告。

第3章系统设计

3.1方案论证

3.1.1 主要的设计容

设计一个八位数字抢答器并带有倒计时功能和提示报警功能。

3.1.2 设计步骤

1.设计各部分电路图；

2.使用仿真软件Multisim 11进行仿真；

3.使用电子技术综合实验箱进行实物调试。

3.1.3 设备条件

仿真软件Multisim 11，电子技术综合实验仪，导线若干，万用数字表

3.1.4 应达到要求

1.八位选手能够抢答并显示对应需要，抢答完成后能锁存抢答状况；

2.主持人能够控制抢答的开始与结束；

3.控制电路具有抢答倒计时和答题倒计时功能；

4.具有各种情况提示或报警电路。

3.2 系统设计

3.2.1结构框图及说明

图1数字抢答系统框图

3.2.2系统原理图及工作原理

图2 抢答器原理图

定时抢答器的工作原理为：

（1）抢答器系统接通电源时，主持人将开关置于清除位置，抢答器处于禁止工作状态，序号显示器灭灯，定时器显示设定时间。

（2）当主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到开始位置，扬声器声音提示，抢答器处于工作状态，定时器开始倒计时。

（3）在规定时间若有选手抢答，该选手按下开关后，电路立即封锁，防止其他选手抢答，同时显示器显示该选手的序号。

（4）当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

3.3 单元电路设计

3.3.1单元电路工作原理

(1)抢答器电路的设计

图3 抢答器部分的电路图

抢答器的功能有两个：1、能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答选手