多功能数字抢答器设计说明说

多功能数字抢答器设计说明说第1章绪论

1.1 课题背景

目前数字电子技术已经广泛地应用于计算机，自动控制，电子测量仪表，电视，雷达，通信等各个领域。例如在现代测量技术中，数字测量仪表不仅比模拟测量仪表精度高，功能高，而且容易实现测量的自动化和智能化。随着集成技术的发展，尤其是中，大规模和超大规模集成电路的发展，数字电子技术的应用围将会更广泛地渗透到国民经济的各个部门，并将产生越来越深刻的影响。随着现代社会的电子科技的迅速发展，要求我们要理论联系实际，通过对数字电路的设计，熟练掌握设计的方法、步骤。

本课题设计了一种采用数字电路制作的多功能数字抢答器，它主要采用了74系列的常用集成电路，它除了具有基本的抢答功能之外，还具有定时报警的功能，和数显的功能，当抢答开始后，系统会自动倒计时，并且时间是可以预设的，期间有人抢答的话系统会停止计时，如果期间没人抢答，系统会有短暂的报警，提示抢答结束。

在现在科技进步的世界里,无论工厂、学校和电视台所举办的节目都可能会有各种智力竞赛,当遇到抢答环节时,如果要求主持人自己去用肉眼观察那一个选手抢答的速度最快无疑会对比赛结果造成很大的影响,使比赛失去了公平和公正性,这时候我们想到了抢答记分器是必要设备，我中学参加过各种竞赛,我们经常遇到有抢答的环节，由于条件有限多数采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性，所设计的抢答器通常由数码显示、灯光、音响等多种手段指示出第一抢答者，为了使这种不为了使这种不公平不发生，只有靠电子产品的高准确性来保障抢答的公平性。

1.2 设计要求

1．具有优先抢答功能，先抢答后其余抢答无效电路进行锁存并显示选手，同时报警（扩展功能）并具有计时功能。

1.2.1 设计题目和设计指标

题目：八路抢答器

技术指标：1.具有优先抢答功能。

2.数码管正确显示选手。

3.抢答完毕后声音报警提醒。

4.（扩展功能）并具有计时功能。

1.2.2 设计功能

主要功能：具有优先抢答功能，先抢答后其余抢答者无效。电路进行锁存并显示选手，同时产生报警、（扩展功能）并具有计时功能。

第2章电路的方框图

2.1整机电路框图

根据课题设计技术指标的要求，本电路主要由锁存电路、显示电路、译码电路、控制电路、定式按钮、优先译码电路，等几部分组成。整机电路框图如2-1所示

图2-1八路抢答器电路方框图

2.2 电路的方框图的原理

如图2-1所示的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，蜂鸣器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。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。当选手在定时时间按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

①优先编码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蜂鸣器发出声响，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，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

第3章单元电路设计、器件的选择

3.1 555定时器及其应用

3.1.1 器件特性

图3-1 NE555芯片外观

555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。

3.1.2 部电路框图及引脚功能

555定时器的部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图3-2

图3-2 555定时器内部结构

Vi1(

TH)

Vi2

(TR )

Vco

.

.

.

(a ) 555的逻辑符号

(b ) 555的引脚排列

图3-2 555定时器逻辑符号和引脚

和3-3所示。

引脚功能：

V

i1

（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。

V

i2

（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。

V

CO

：控制电压端。

V

O

：输出端。

Dis：放电端。

Rd：复位端。

555定时器含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，

产生

3

1V CC和32V CC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由

与非门G

1、G

2

组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管

T和输出反相缓冲器G

3

。

Rd是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的Q端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。

分析图3-2的电路：在555定时器的V

CC

端和地之间加上电压，

并让V

CO 悬空，则比较器C

1

的同相输入端接参考电压

3

2V CC，比较器

C 2反相输入端接参考电压

3

1V CC，为了学习方便，我们规定：

当TH端的电压>

3

2V CC时，写为V TH=1，当TH端的电压<32V CC

时，写为V

TH

=0。

当TR端的电压>

3

1V CC时，写为V TR=1，当TR端的电压<31V CC

时，写为V

TR

=0。

①低触发：当输入电压V

i2<

3

1V CC且V i1<32V CC时，V TR=0，V TH=0，

比较器C

2输出为低电平，C

1

输出为高电平，基本RS触发器的输入

端S=0、R=1，使Q＝1，Q＝0，经输出反相缓冲器后，V

O

＝1，T 截止。这时称555定时器“低触发”；