六人抢答器课程设计报告

目录

第1章概述 (1)

1.1前言 (1)

第2章总体方案设计 (3)

2.1系统设计方案 (3)

2.2系统设计框图 (3)

第3章单元电路设计 (4)

3.1总电路的设计 (4)

3.2秒脉冲产生电路设计 (5)

3.3抢答电路设计 (5)

3.4定时电路设计 (7)

3.5控制电路设计 (7)

3.6报警电路设计 (8)

3.7译码、显示电路设计 (9)

第4章电路的仿真 (10)

总结 (14)

参考文献 (15)

附录元器件清单 (16)

第1章概述

1.1前言

抢答器在知识竞赛、文体娱乐活动（抢答赛活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的座位号。传统抢答器只是大概判断出抢答成功或犯规选手台号，无法显示出每个选手的抢答时间。而今抢答器可以通过数据来说明裁决结果的准确性、公平性。使比赛大大增加了娱乐性的同时，也更加公平、公正。

本课程设计主要设计一个六人抢答器电路。此抢答器需要满足在抢答过程中的实际功能。首先我们必须了解一下在一般比赛中的抢答规则。在主持说开始抢答后（题目已公布），选手开始抢答，第一名抢答的选手有效，其余的在抢答无效，在回答对问题后给于相应的加分。如在规定的时间后没有人抢答，则需要说抢答超时，即在抢答无效。若主持人没有说抢答开始，就开始抢答则属于犯规行为，抢答无效，并且一般还要给于提醒或扣分处罚。

所以我们将电路的功能设计如下：

在主持人说开始抢答后，即主持人打开抢答开关后，如果有选手按键，则显示选手号码，并且锁存，当然要保证，在此之后其他选手再次按键抢答器则不再显示选手号码，即在第一名选手按键后的其他选手再按键无效。若在主持人说开始抢答后在一定的时间内没有人按键抢答则要有报警，以示时间超时，此时主持人可以将抢答机会交给现场的其他观众。而在主持人没有说抢答开始，有人按键则电路报警，同时显示犯规选手的号码。当主持人将开关由开始抢答打到关闭抢答时，要将电路复位。

在本次课程设计中要求如下：

1、具有抢答开始后20秒倒计时，20秒倒计时后无人抢答显示超时，并报警；

2、能显示超前抢答台号并显示犯规报警；

3、系统复位后进入抢答状态，当有一路抢答键按下，该路抢答信号将其余各路抢答信号封锁，同时铃声响起，直至该路按键松开，显示牌显示该路抢答台号。

在了解抢答器电路要完成的功能之后，我通过翻阅《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《电子技术课程设计实用教程》、《电子技术基础实验与课程设计》和《电子技术课程设计指导》等书，以及到各大学科网站翻阅资料。

其电路主要包括如下几部分：

1、输入抢答锁定电路、抢答者序号编码、译码电路和显示电路；

2、定时电路、声光报警电路；

3、控制逻辑电路、起动、复位电路；

4、犯规电路、超时报警电路等。

通过课本中的知识及翻阅资料可知，抢答锁存电路要用到芯片74LS279（R-S 触发器），抢答者序号编码要用到74LS148（8线-3线优先编码器），译码电路要用到74LS48（BCD七段译码驱动器），而显示电路要用到共阴极八段数码管，计时电路要用到74LS192（同步十进制可加\减计数器），当然要用到一些电阻和电容要通过计算获得。

利用以上芯片在完成各单元主要功能之后，将电路系统的连接起来，来完成电路的整体功能。当然每一部分电路可以分单独完成自己的功能，但不代表当将它们连接起来后就能完成总体功能，需要将其调试。

第2章总体方案设计

2.1系统设计方案

设计一个具有计时、锁存、显示、报警、复位等基本功能的六人抢答器，主要由编码译码电路（带锁存功能）、定时电路、时序控制电路、报警电路等组成。

2.2系统设计框图

图2-1 六人抢答器系统框图

如图2-1为系统框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清零”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；主持人将开关置为“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时。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。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。

第3章单元电路设计

3.1总电路的设计

抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为20秒。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。

参加选手在未开始抢答时按下抢答键，则犯规。显示器上显示选手的编号,并报警。

参加选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

图3-1 六人抢答器原理总图

3.2秒脉冲产生电路设计

设计电路见图3-2所示。由555定时器构成的多谐振荡器是数字钟的核心部分，需要由它产生CLK信号控制着计数器的计数。振荡器的稳定性及频率的精确度决定了数字钟计时的准确程度，一般来说555产生出来的秒脉冲不太稳定，所以我们需要在555定时器的5角处连一个C（10nf)的电容，达到精确及保护电路的作用，用555定时器组成多谐振荡器输出方波脉冲。

图3-2 555定时器秒脉冲产生电路图

3.3抢答电路设计

设计电路见图3-3所示。电路选用优先编码器74LS148,74LS48,LED数码管和锁存器74LS279来完成。

该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关从右到右左，分别是J1、J2、J3、J4、J5、J6。最左边双向开关J9，当J9一端闭合接地时，行使的是预置数功能，当J9一端处于悬空时，整个抢答电路开始工作，如果J1到J6开关有闭合的,数码管会显示闭合开关的编号,当有选手将抢答按键按下时（如按下J1），74LS148的输出经74LS48译码器接到七段显示电路处于工作状态，1Q2Q3Q=001,经译码显示为“2”。此外，4Q＝1，使74LS148优先编码工作标志端（图中5号端）＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开时，此