数字抢答器设计

西安邮电学院

数字电路课程设计报告书

——数字抢答器

题目：抢答器的设计

一实验目的

1、掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。

2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。

3、掌握小型数字系统的设计方法、组装、和调试技术，将孤立、零碎的电路及电子学知识融汇到实际产品中去。

4、巩固数字电子技术所学的理论，着重解决工程实践的动手能力、创新

能力和进行综合设计的能力

二实验要求

1. 抢答器同时供4名选手抢答，分别用4个按钮DI ~ D 4表示。

2. 设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。

3. 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如

10秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时（0~9）。

5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，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，绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。

6. 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，禁止抢答，定时显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红灯亮。

7. 在主持人未启动“开始”键前，如有抢答者则其对应的红灯亮，同时数码管显示其号码。

8选做功能：要求不仅要显示组号，还要显示抢答的次序。

三使用元件

所用器材如下图所示：

四总体方案的设计

如图所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器灭灯，开关灯灭，定时器显示设定时间；主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，开关灯亮，抢答器工作，同时定时器倒计时。选手犯规提前抢答时，抢答器完成：编号锁存、编号显示以及对应红灯亮。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将开关接地并重新复位。

数字抢答器框图:

五单元电路的设计

1、输入控制电路：

此电路要求能够区分抢答者是否违规：若输入的抢答信号是在“抢答开始”命令下达之前发出，则该抢答者犯规，输入控制电路应发出“抢答无效”信号，并配合抢先信号锁定电路使抢答者所在组对应的指示灯亮；若抢答信号是在“抢答开始”命令下达之后发出，则抢答有效。经过分析，我认为主持人控制可以用控制电源开关来实现，判断抢答信号是否有效可以用抢先信号锁定电路配合基本的与非门和发光二极管来实现。

2、脉冲产生电路

产生脉冲的波型为

3、编码电路:

用8线-三线优先编码器（即芯片74148）来实现。经过本人分析， 并结合

74148的功能表可知，当74LS75的输出端Q1 , Q2 , Q3 , Q4分别接74148的6，5，4，3输入端时，则经过七段显示译码 器后，最终输出将为1，2, 3, 4。 4、译码显示电路：

译码电路把“有效”或“无效”抢答的抢答者小组序号用数码管

SW -SPDT

显示出来。若超出答题时间，译码器将会一直显示为7,此时再抢答也不会起作用。译码电路用七段显示译码器74LS48和数码管实现。只要将各个管脚对应到连接起来，就能正确到显示计时、犯规

和抢答者的序号。其真值表及逻辑电路图分别如图5和图6:

输入输出显示字符

D3D2D1D0a b c d e f g

000011111100

000101100001

001011011012

001111110013

010*********

010*********

011000111116

01111110

I IQ

Q007

10001J5

671U

8

9----

1

118

100121 11

2

1

1

119

U6 7

1

2

6

A

13

12

11

10

9

15

A QA

B QE

-

C QC

D QD

BI/RBO QE

*

RBI QF

LT Q

图6 74LS48逻辑电路图接法

5、用一片74LS161 74LS04译码器74LS48做成。把161做成模十

计数器，开始时置数端为0110, 161的输出端各接一个非门，就做成了倒计时计数器，再经过48译码，数码管显示9,当从0110一直循环到1111，完成一次循环后，当它再变成0000时，非门输出的结果是1111，这时4个信号接入一个与非门出来接到161的CT T端，完成保持功能，主持人开关直接接到161的LD端，而161的CT P端接的是74ls148的YeX端，161非完的输出信号接入74IS48并接数码显示管，当有人在规定时间内抢答时，CT P 变0, 161输出保持，数码显示管锁定时间，当有人提前抢答时，因为这时LD端为0,所以161输出处于锁定状态，对计时没有影响，当10秒后无人抢答时，CT T端为0, 161又处于锁定状态，时间不变，四与非门的输出信号是和前面说过的YX的非相与接入抢答电路部分的74IS48的RBO端，10秒后无人

抢答时，抢答电路的74IS48停止工作，数码显示管显示0,直到主持人重新开始重置和开始。

功能真值表: