数字电子技术课程设计报告四人抢答器完整版

数字电子技术课程设计报告四人抢答器

HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

数字逻辑电路课程设计报告

系（部）：三系

专业：通信工程

班级： 12 通信 2 班

姓名：杨超

学号：

成绩：

指导老师：李海霞

开课时间： 2013-2014 学年 2 学期

一、设计题目

数字式竞赛抢答器

二、主要内容

1、分析设计题目的具体要求

2、完成课题所要求的各个子功能的实现

3、用multisim软件完成题目的整体设计

三、具体要求

(1) 在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢

答器，每组设定一个抢答按钮供参赛者使用。4名参赛者编号为：1、2、3、4，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1、2、3、4。

(2) 设置一个系统清零和抢答控制开关K=space（该开关由主持人控

制），当开关K被按下时，抢答开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。

(3) 抢答器具有一个抢答信号的鉴别、锁存及显示功能。即参赛者的开关

中任意一个开关被按下，锁存相应的编号，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器发声。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，优先抢答选手的编号一直保持不变，直到主持人将系统清除为止。

(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。参赛者在设定时间（9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) 如果抢答定时间截止，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。四、进度安排

第一天：介绍所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。

第二天：消化课题，掌握设计要求，明确设计系统全部功能，图书馆查阅资料。第三天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。

第四天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。

第五天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。

第六天：完成整体设计并仿真验证。

第七天：对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。

第八天：完成实践报告的撰写

五、成绩评定

课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成：

1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩40％；

2、设计报告，占总成绩30％；

3、回答教师所提出的问题，占总成绩20％；

4、考勤情况，占总成绩10％；

无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为0分，无故旷课三次总成绩为0分。迟到20分钟按旷课处理。

目录

前言

多人竞赛抢答的器件在现实生活竞赛中是一个很常见且应用很普遍的机器，尤其是在随着各种综艺电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，多路智力抢答器不仅给选手限制了思考时间，而且也更加能够锻炼参赛选手的快速反应能力，使得节目现场的的氛围更加紧张，比赛更加精彩，更能吸引观众。

在知识竞赛中，特别是抢答题时，为了明确选手抢答的先后顺序，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉听觉是很难判断出哪位选手先抢答，哪位选手后抢答。这次设计就是用几个触发器以及门电路设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两位选手的抢答时间相差无几，也可分辨出哪位选手优先答题，保证了竞赛的公平性。

随着社会迅速发展，此类智能抢答器很早就问世了。其功能的实现方式多种多样，趋向于易于扩展，可靠性高，集成度高，制造费用低，功能更加多样化。本次设计主要利用常见的74LS系类集成电路芯片和555芯片，并划分功能模块进行各个部分的设计，最后完成四人智力抢答器。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

数字式竞赛抢答器

1、总体设计思路、基本原理和框图

设计思路

电路大致可以由四个功能模块组成：编码锁存部分,脉冲产生电路部分,倒计时显示电路部分,报警电路部分。

（1）在4D触发器构成的抢答锁存器中，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的灯泡亮，并且扬声器发出声音；同时，由4个非Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不起作用，这时其他选手抢答无效。

（2）在倒计时显示电路部分中，由计数器74LS190，数码管显示器组成。利用74LS190计数器作为计时的芯片，实行倒计数功能。当主持人按下抢答按钮时，74LS190被置初始值（9秒），抢搭时间开始倒计时，将时间显示在显示器上。假如在规定时间内无人抢答，即抢答时间为0时，则计数器停止倒计时，锁存器被锁存，禁止选手抢答，抢答时间数码管显示为0，灯泡闪烁，扬声器响；假如在规定时间内有人抢答，则计数器停止倒计时，锁存器被锁存，禁止其他选手抢答，抢答时间停止倒计时，灯泡亮，扬声器响。

设计原理和功能

四路抢答器

根据对功能要求的简要分析，将定时抢答器电路分为主题电路和扩展电路两部分。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答器按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答及报警功能。

选手分别对应的按钮编号是1、2、3、4，抢答后选手对应灯被点亮，扬声

器响。比赛开始时，接通电源，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定时间（9s）。当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关接通电源，抢答器处于工作状态，同时定时器开始倒计时。若规定时间结束，没有选手抢答时，封锁输入电路，禁止选手超时抢答。若选手在规定时间内抢答（闭合选手开关），抢答器要完成以下四项工作：

1.优先编码器电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；

2.扬声器发出响声，表示有人抢答或者无人抢答，提醒节目主持人注意；

3.控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；

4.控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，直到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统清零，准备进行下一轮抢答。

上述方案所示抢答器的工作过程：主持人闭合开关后，最先抢答的选手的电平信号经过优先编码器，和数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，同时扬声器发出声响，此时完成抢答功能；如果没人抢答， 9秒减计数器显示到0时扬声器也会发出声响，此时完成计时功能，本轮抢答结束。

它的优点表现在以下几个方面：这种方案原理比较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路；更容易实现报警提示功能，在有选手抢答后或者计时开始和结束时。既减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。

总体设计框图

图总设计框图