多路智力竞赛抢答器设计实验报告
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3．设计步骤及要求
（1）给出定时抢答器的组成框图； （2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试； （3）测定定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求； （4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图； （5）按照要求写出设计报告。
二、方案设计与论证 2.1 方案一:
采用 51 单片机或 MSP430 单片机以及相关元器件用程序代码完成定时系统 和主时序控制系统的设计，外接用数码管显示和手按键抢答系统与报警系统。该 电路接线简单，但要求比较高。
关键词 ：数字电子 、培养能力
一、设计任务与要求 1．设计题目
多路智力竞赛抢答器
2．功能要求
(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，同时计数器显示此时的时 间。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
DB
U1 0 4 51 1 B D
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1Q U 1 2A
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U1 2B
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3. 报警电路设计Байду номын сангаас
由 555 定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号 ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选 手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号 ST’为高电平时，多谐振荡器工作， 可驱动蜂鸣器发声；其它时间控制信号 ST’为低电平，多谐振荡器电路停振， 输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。
2.4 方案选择
综上三种方案相比较，方案电路太过于复杂，难以实现；方案一与方案 三相比，电路结构简单，但需要编写程序，也需要相应的单片机板，要求较高， 而方案三电路结构比较简单，芯片成本比单片机底，要求也比较合理，比较容易 实现题目要求的功能。所以选择方案三最为合理。
三、系统电路分析与设计
图 1 系统设计框图 根据系统设计框图可将系统电路分为抢答器电路、定时器电路、 报警器电路、时序控制电路四个部分。 1. 抢答电路设计
抢答器电路的功能有两个：一个是分辨出选手按键的先后，并锁存优先 抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按键操作无效。本设计选 用优先编码器 74HC148 和 RS 锁存器 74HC279。其工作原理结合电路图自己分 析。
2. 定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电 路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用 2 片 74HC192 进行设计(实际 提供一片 74HC192），最大预置时间为 99 秒，计数器的时钟脉冲由 NE555 构成 的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。
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U9 BS201A 抢答选手编号显示
A B C DE F G
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倒计时显示
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响。参赛选手在设定时间（10 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，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， 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) 用 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。
4. 时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键，它主要完成以下三项功能： （1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声报警，抢答电路和 定时电路进入正常抢答工作状态。 (2)当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声报警，抢答电路和定时电路停止 工作。 (3)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声报警，同时抢答电路和 定时电路停止工作。 时序控制电路主要由几个与非门实现，提供的参考电路图中报警时间不能控 制，简单的控制办法由主持人按下清除开关即可停止发生，若要实现报警时间自 动控制，可在电路设计中增加一个单稳态触发器，采用其输出的暂稳态信号控制 报警时间，设计时这部分可以自行发挥，如设计报警时间为 1 秒，设计时给出相 关器件（如 R,C）参数的选择依据，脉冲周期 T=（R1+2*R2)Cln2。这部分工作 原理结合电路图自行分析。
武汉纺织大学数字电子 课程设计实验报告
设计题目：多路智力竞赛抢答器
姓 名： 学 号： 班 级： 同组姓名： 指导老师： 成 绩： 设计时间： 2013.6.30—2013.7.10
摘要
数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的 要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合 运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设 计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布 线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、 提高读图能力；掌握组装、调试方法。
2.2 方案二：
采用模拟电路设计，利用晶体三极管以及相关元器件设计成各个系统再将各 个系统组合在一起实现要求的功能。该方案电路复杂，制作太过于复杂，难以实 现。
2.3 方案三：
采用数字电子电路设计，利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、定时器电 路、报警电路和时序控制电路系统模块，再将各个模块组装起来实现要求的功能。 该方案电路设计比较简单，要求也比较合理。
（1）给出定时抢答器的组成框图； （2）设计并焊接安装各单元电路，要求布线整齐、美观，便于级联与调试； （3）测定定时抢答器的逻辑功能，以满足设计功能要求； （4）画出定时抢答器的整机逻辑电路图； （5）按照要求写出设计报告。
二、方案设计与论证 2.1 方案一:
采用 51 单片机或 MSP430 单片机以及相关元器件用程序代码完成定时系统 和主时序控制系统的设计，外接用数码管显示和手按键抢答系统与报警系统。该 电路接线简单，但要求比较高。
关键词 ：数字电子 、培养能力
一、设计任务与要求 1．设计题目
多路智力竞赛抢答器
2．功能要求
(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，同时计数器显示此时的时 间。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
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U1 2B
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7 4L S2 7 9D
3. 报警电路设计Байду номын сангаас
由 555 定时器构成的脉冲发生电路产生固定频率的方波信号，控制信号 ST’控制方波信号经三极管驱动蜂鸣器或扬声器发出固定频率的声音。当有选 手抢答或设定的抢答时间到时，控制信号 ST’为高电平时，多谐振荡器工作， 可驱动蜂鸣器发声；其它时间控制信号 ST’为低电平，多谐振荡器电路停振， 输出低电平，蜂鸣器不能发出声音。
2.4 方案选择
综上三种方案相比较，方案电路太过于复杂，难以实现；方案一与方案 三相比，电路结构简单，但需要编写程序，也需要相应的单片机板，要求较高， 而方案三电路结构比较简单，芯片成本比单片机底，要求也比较合理，比较容易 实现题目要求的功能。所以选择方案三最为合理。
三、系统电路分析与设计
图 1 系统设计框图 根据系统设计框图可将系统电路分为抢答器电路、定时器电路、 报警器电路、时序控制电路四个部分。 1. 抢答电路设计
抢答器电路的功能有两个：一个是分辨出选手按键的先后，并锁存优先 抢答者的编号，供译码显示电路用；二是使其他选手的按键操作无效。本设计选 用优先编码器 74HC148 和 RS 锁存器 74HC279。其工作原理结合电路图自己分 析。
2. 定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电 路（倒计时电路）对计数器进行预置，本设计选用 2 片 74HC192 进行设计(实际 提供一片 74HC192），最大预置时间为 99 秒，计数器的时钟脉冲由 NE555 构成 的秒脉冲发生电路提供，电路的工作原理及器件相关参数选择自行分析。
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U9 BS201A 抢答选手编号显示
A B C DE F G
U5 BS201A
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倒计时显示
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7 X1Ko hm
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DD OD 9
6 DC OC 10
OB 11
1 DA OA 12
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响。参赛选手在设定时间（10 秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，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， 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) 用 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。
4. 时序控制电路设计
时序控制电路是抢答器设计的关键，它主要完成以下三项功能： （1)主持人将控制开关拨到“开始”位置时，扬声器发声报警，抢答电路和 定时电路进入正常抢答工作状态。 (2)当参赛选手按动抢答键时，扬声器发声报警，抢答电路和定时电路停止 工作。 (3)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声报警，同时抢答电路和 定时电路停止工作。 时序控制电路主要由几个与非门实现，提供的参考电路图中报警时间不能控 制，简单的控制办法由主持人按下清除开关即可停止发生，若要实现报警时间自 动控制，可在电路设计中增加一个单稳态触发器，采用其输出的暂稳态信号控制 报警时间，设计时这部分可以自行发挥，如设计报警时间为 1 秒，设计时给出相 关器件（如 R,C）参数的选择依据，脉冲周期 T=（R1+2*R2)Cln2。这部分工作 原理结合电路图自行分析。
武汉纺织大学数字电子 课程设计实验报告
设计题目：多路智力竞赛抢答器
姓 名： 学 号： 班 级： 同组姓名： 指导老师： 成 绩： 设计时间： 2013.6.30—2013.7.10
摘要
数字电子技术课程设计是在学习完数字电子电路课程之后，按照课程教学的 要求，对学生进行综合性训练的一个实践性教学环节。主要目的是培养学生综合 运用理论知识能力，分析问题和解决问题的能力，以及根据实际要求进行独立设 计的能力；了解数字电子电路的一般设计方法，初步掌握数字电子线路安装、布 线、焊接、调试等基本技能；熟练掌握电子电路基本元器件的使用方法，训练、 提高读图能力；掌握组装、调试方法。
2.2 方案二：
采用模拟电路设计，利用晶体三极管以及相关元器件设计成各个系统再将各 个系统组合在一起实现要求的功能。该方案电路复杂，制作太过于复杂，难以实 现。
2.3 方案三：
采用数字电子电路设计，利用各芯片及相关元器件构成抢答电路、定时器电 路、报警电路和时序控制电路系统模块，再将各个模块组装起来实现要求的功能。 该方案电路设计比较简单，要求也比较合理。