基于Multisim10的8路智力竞赛抢答器[5篇范例]

第一篇：基于Multisim10的8路智力竞赛抢答器

基于Multisim10的4路抢答器

——《硬件实训》实验报告

班级：

组员：

指导老师：

时间：

目 录

1.设计题目......................................................................................................................................1 2.课程设计目的..............................................................................................................................1 3.设计内容和要求..........................................................................................................................1 4.基本设计原理..............................................................................................................................1 5.总体设计框图..............................................................................................................................3 6.单元电路设计方案和原理说明................................................................错误！未定义书签。

3.1抢答电路...........................................................................................................................4 3.2 发光二极管显示电路......................................................................................................4 3.3 主持人控制开关电路......................................................................................................5 3.4 控制电路和秒脉冲产生电路..........................................................................................5 3.5 定时、译码、显示电路..................................................................................................6 3.6 完整电路图......................................................................................................................6 7.元件清单......................................................................................................................................7 4.电路仿真....................................................................................................................................10 9.心得体会....................................................................................................................................10 10.参考文献..................................................................................................................................10

一、设计题目

四路智力竞赛抢答器

二、课程设计目的

1、培养数字电路的设计能力。

2、掌握抢答器电脑设计方法。

三、设计内容和要求

3.1 设计内容

⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手或4个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、4，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

⒉给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答的开始。

⒊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，编号立即锁存，相应选手的灯亮。封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的信号灯一直亮到主持人将系统清零为止。

4.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告。

3.2 设计要求

⒈抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定。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。

⒉参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，相应选手的灯亮，显示器上显示抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。

⒊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，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。

四、基本设计原理

4路智力竞赛抢答器，当有人按下按钮后，代表他这一组的发光二极管就亮了，同时，别组成员按下按钮时，则不会使自己这一组的灯亮。要想实现这个目的，我们可以用锁存器或者触发器来实现，因为它们都能存储一位二进制数字。主持人有一个开始键，当这个键按下时，才会使抢答器正常工作；当这个键弹起时，无论4个选手如何按按钮，他们各自所对的发光二极管都不会亮。这个开关我们可以用芯片上的清零端或者使能端来实现。当然，既然是抢答器，就会有时间限制，我们需要一个倒计时器，并且需要将时间显示，我们可以用相关的芯片实现这一功能，具体设计在下面的设计中会有详细的叙述。每次抢答完后，主持人都会将时间重新置数，这一功能也可以通过芯片上的相应端口来实现。

五、总体设计框图

它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能使代表该选手的发光二极管发光，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的功能以及将时间显示出来。

六、单元电路设计方案和原理说明

智力抢答器包括抢答电路，发光二极管显示电路，主持人控制开关电路，控制电路，秒脉冲产生电路，定时、译码、显示电路。下面对各部分进行详细叙述。

6.1抢答电路

抢答电路的功能有两个：

1、能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供显示电路使用；

2、使其他选手的按钮操作无效。抢答电路包括集成D触发器74LS374和4个开关。374为具有三态输出的四 D 边沿触发器，且是上跳沿触发的。当一个脉冲的上升沿到来时，输出Q端的值为相应D端的值。OC端为使能端，低电平有效，当OC接高电平时，处于高阻状态，OC端接低电平时，芯片能够正常工作。4个D端接4个开关，开关另一端接高电平。CLK端接脉冲信号。下图即是抢答电路电路图。

图为抢答电路

6.2 发光二极管显示电路

发光二极管显示电路是由4个发光二极管组成，由于在仿真时要观察灯的亮与熄灭，所以用灯来代替一下。4个灯的一端分别接在74LS374的4个Q端，另一端分别接地。当Q端输出为高电平时，灯就会被点亮，否则就会熄灭。下图即为发光二极管显示电路。

图为发光二极管显示电路 6.3 主持人控制开关电路

主持人控制开关有很多作用，当这个开关弹起时，74LS374将不工作，并且可以控制译码显示电路的清零和置数功能。我们先来介绍一下计数器74LS192的功能。下图为74LS192功能表。

从以上两个图可知，CR端为清零端，当CR端为高电平时，输出为低电平；CR端为低电平时，芯片可以进行别的功能。在CR端为低电平的情况下，LD端为低电平时，输出为4个D端上的值，这就是我们所说的置数功能。在CR为低电平，LD为高电平的情况下，CPU接脉冲信号，CPD接高电平，此时芯片处于加计数状态；CPU接高电平，CPD接脉冲信号，此时芯片处于减计数状态；CPU和CPD均接高电平，芯片处于保持的状态。基于对74LS192的了解，我们可以将清零端和置数端作为主持人控制开关电路的一部分。我们将CR端和LD端分别接两个单刀双掷开关，开关一端接高电平，一端接低电平。下图即为主持人控制开关电路。

6.4 控制电路、报警电路和秒脉冲产生电路

控制电路是由4个或门组成的。74LS374的4个输出端分别接在4个两输入或门的输入端上，每两组的输出有分别接在另一个或门的输出端，最后输出端和脉冲信号接在一个或门的输入端，输出端接在74LS374的脉冲输入端和74LS192的CPD端。当有一人按下了抢答开关后，所对应的Q端输出为高电平，经过几个或门后，最后输入74LS374和74LS192 的脉冲输入端的信号固定为高电平，则我们将脉冲信号锁住了，无论别的抢答开关按下与否，都不会影响结果。这就起到了控制电路的作用。报警电路中，使用灯来表示，当无人抢答时，指示灯亮。秒脉冲信号产生电路可以通过555定时器得以实现，但在此次设计中，我们为了简便，直接用方波电源来实现，将其周期改为1秒即可。下图为控制电路和秒脉冲产生电路电路图。

6.5 定时、译码、显示电路

定时、译码、显示电路是由74LS44译码器，74LS192计数器和七段数码管构成的。在仿真时我们用的是将译码器和七段数码管集成之后的一个数码管，这样可以使我们在仿真时稍微简单一些。我们将74LS192的四个输入端DCBA端分别接上高电平，低电平，低电平，高电平，则通过译码器在七段数码管上显示9，然后通过减计数，依次减一，当抢答按钮按下时，控制电路将会锁住脉冲信号，因此数码管应该显示当前数字不变。直至下一次抢答时，主持人通过置数重新将其置为9。下图为定时、译码、显示电路。

6.6 完整电路图

七、元件清单

十进制加减计数器 74LS192×1 D触发器 74LS374×1 电阻器包(RPACK1*4SIP)×1 开关 DSWPK_4*1,TD_SW1×3 灯 LAMP5v_1w×9 或门 74HC32D_4V×9 示波器 XSC1×1 时钟电压源 CLOCK_VOLTAGE×1 非门 7404N×1 数码管 DCD_HEX_YELLOW

四、电路仿真

1、当主持人开关电路的按钮弹起时，即使别的抢答按钮按下时，发光二极管也不会亮。下图是这种情况的仿真结果

由上图可知，J12弹起时，虽然J1中的开关3闭合，但是发光二极管仍然是熄灭的，这也证明了上文的结论。

2、当主持人控制开关闭合时，如果有一组已经先将抢答开关按下后，其余的组再将抢答开关按下时，他们所对应的发光二极管也不会亮。

在J1中的开关4先按下的情况下，虽然后面的开关1、6、7也按下了，但是也只有由开关4控制的灯X4亮，而别的灯都没有亮。这也就证明前文结论的正确。

3、当开始正常抢答后，计数器开始倒计时，当无人抢答时，报警指示灯X9亮，数码管显示当前抢答剩余时间。

4、当开始正常抢答后，计数器开始倒计时，当有人抢答后，数码管上应该显示当前的数字不变，直到主持人在下一个问题时将其重新置数。

J1中开关5按下了，他所对应的灯X5也亮了，而此时数码管显示为5，并且不再变化了，这也证明了前文结论的正确。

九、心得体会

这一次的课程设计老师，没有限定我们用什么仿真软件，给了我们一定的空间。常用的仿真软件有三个，分别是pespice，protel和matlab，这三个软件都各有利弊：pespice的仿真功能比protel强，protel主要是焊制电路板的，matlab的画图功能很强悍（在做信号与系统实验里有深刻体验）。在这一次课程设计中，我选择Multisim仿真软件。

对于Multisim仿真软件，在没用之前，我感觉很难。首先，这个软件是全英文的，大部分的专业词汇都是我们不认识的，这也增加了我们学习软件的难度，虽然它有汉化的，但很多重要的设置是无法汉化的，自己所需要用的全凭自学。因此，第一次接触它时说它不难那是假的。但是，当我们开始用它时，发现他并没有想象中的那么难，其实，我们只需要怎么画图和仿真就行了，至于别的，我们不需要怎么会用，以后有时间自己再学习就可以了。

我到图书馆找了相关的书籍。经过一番努力地寻找，我终于找到了一本书。但是，回来一看，我发现这本书所讲的和我用的软件不是一个版本的。我想啊，虽然不是一个版本，但也应该差不多的，最起码基本功能应该一样。果然，和我想的一致。经过一段时间的摸索，我终于学会了画图。我做的题目是4路智力竞赛抢答器，经过一段时间的准备，我终于在软件上画出了相应的图，其中最麻烦的是不知如何接七段数码管，因为接上这个的话，在做仿真时就会出现问题，最后，我决定用四角的数码管来做仿真，这个四脚的是译码器和七段数码管集成的，因此连线方面倒省了我不少事。就这样，我做出了仿真。

在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这十几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。

十、参考文献

[1] 《电子技术基础》（数字部分）康华光主编 高等教育出版社 [2] 《电子技术基础实验》（数字部分）祁存荣主编 武汉理工大学出版社 [3] 《数字逻辑》 欧阳星明主编 华中科技大学出版社 [4] 《数字电子技术》 张惠敏主编 化学工业出版社 [5] 《74系列芯片手册》 李海主编 重庆大学出版社

第二篇：智力竞赛抢答器申请报告

电子工程学院课外学分申请书

题目：智力竞赛抢答器

班

级：

A1331班

姓

名：

赵筱洁

学

号：

11311110114

专

业：

自动化

实 验 室：

开放实验室

设计时间：2015 年4月 16日

审批意见：

指导教师：

吴华杰

录

1．智力竞赛抢答器基本功能：…………………………………………1 2．原理图仿真软件Protues的介绍:…………………………………1 3．原理图 ………………………………………………………………1 4．元件清单 ……………………………………………………………2

1、智力竞赛抢答器基本功能：

1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S1 ~ S8表示。2.设置一个系统清除和抢答控制开关S9，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。

2、原理图仿真软件Protues的介绍: Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译.3、原理图：

4、元件清单：

按钮开关-----9个 1N4148二极管------------------------------15个 10K电阻-----6个 2.2K电阻----1个 100K电阻----1个 330电阻-----1个 9014三极管--1个 47uF电容----1个 CD4511芯片--1个 共阴极一位数码管---------------------------1个 9X15cm洞洞板1块 导线若干

参考文献：

[1] 王港元．电子设计制作基础．江西科学技术出版社，2011．1-6 [2] 谢龙汉．Proteus电子电路设计及仿真．电子工业出版社，2012．1-7 [3] 竺可桢．物理学[M]．北京：科学出版社，1973．1-3.

第三篇：多路智力竞赛抢答器

湖南工学院

多路智力竞赛抢答器设计报告书

课程名称：多路智力竞赛抢答器 系部名称：电气与信息工程系 专业名称：电子信息工程技术 班级名称：电信0702 设计人 ：裴书茂 学号 ：402070220 指导老师： 设计时间：

湖南工学院

（课程设计任务书目录）

前言 „„„„„„„„„„„„„„„„ 1 设计功能要求 „„„„„„„„„„„„„„ 2 抢答器框架设计 „„„„„„„„„„„„„ 3 电路设计 „„„„„„„„„„„„„„„ 4 1)抢答电路设计 „„„„„„„„„„„„ 4 2)定时电路设计 „„„„„„„„„„„„ 53)报警电路设计

„„„„„„„„„„„„ 64)时序控制电路设计 „„„„„„„„„„ 7元器件介绍 „„„„„„„„„„„„„„„„ 8 1)74LS148功能介绍 „„„„„„„„„„„ 8 2)74LS192功能介绍 „„„„„„„„„„„ 9 仿真电路实验 „„„„„„„„„„„„„„„„ 10 1)Proteus仿真电路图 „„„„„„„„„„实物制作 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 11 1)原理图 „„„„„„„„„„„„„„„ 11 2)PCB制图 „„„„„„„„„„„„„„„ 12 3)焊接与调试 „„„„„„„„„„„„„„ 13 心得体会 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 鸣谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 15 参考资料 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 15

前 言

随着电子技术的飞跃发展，社会发展步入了信息时代，随着信息时代对人才高素质和信息化的要求，随着高等教育发展的趋势，人们的生活水平提高，对精神文明生活的要求也跟着提高，这对电子领域提出了跟更高的要求。

电子学是一门应用很广泛的科学技术，发展及其迅速。要想学好这门技术，首先是基础理论的系统学习，然后要技术训练，进而培养我们对理论联系实际的能力，设计电路的能力，实际操作的能力，以及培养正确处理数据、分析和综合实验结果、检查和排除故障的能力。同时也加深我们对电子产品的理解。

智力抢答器的设计和测试作为此次课程设计的课题，我们采用一般意义上的设计方案，即采用集成芯片构成电路。

数字电路具有很多的有点：（1）便于高度集成化。由于数字电路采用二进制，因此单元电路的结构简单，允许电路参数有较大的离散性，便于集成。

（2）工作可靠性高，抗干扰能力强。数字信号用二进制表示，数字电路的识别能力强。

（3）（4）（5）数字信息便于长期存放。

数字电路集成产品多，通用性强，成本低。

保密性好。数字信息容易进行加密处理，不易被窃取。

设计功能要求

一、功能要求

1、设计制作一个可容纳5组参赛的数字式枪答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。

2、给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。

3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号（1～5），同时扬声器给出音响提示。同时禁止其他选手抢答。

4、抢答器具有定时抢答的功能，抢答时间设定为30秒，当主持人按下开始按钮时，定时器立刻倒计时，并显示。选手在设定的时间内抢答有效。超过时间抢答无效，定时显示器显示00。

二、设计步骤与要求

1、拟定电路的组成框图，要求能实现所有功能，使用的元器件少，成本低。

2、设计并安装电路，要求布线整齐、美观，便于级联和调试。

3、测试所设计抢答器的逻辑功能，满足各项功能要求。

4、画出整机逻辑电路图。

5、写出设计报告。

抢答器框架设计

定时抢答器的总体框图（如图

1.1）所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。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的功能。

图1 如图所示为总体方框图。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;开始“状态，宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时，扬声器给出声响提示。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、扬声器提示。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。

电路设计

一、抢答电路设计

设计电路如图2所示。电路选用优先编码器 74LS148 和锁存器 74LS297 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。

图2 工作过程：开关S置于”清除“端时，RS触发器的 R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝0，使之处于工作状态。当开关S置于”开始“时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO(图中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为“5”。此外，CTR

＝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。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为CTR＝１，使优先编码工作标志端（图中5号端）＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将S开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器，表1为其功能表。

表1

二、定时电路设计

节目主持人根据抢答器的难易程度，设计一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。具体电路如图3。

原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号由时钟产生电路提供。原理及设计：该部分主要由555定时器秒脉冲产生电路、十进制同步加减计数器74LS192减法计数电路、74LS48译码电路和2个7段数码管即相关电路组成。具体电路如图3所示。两块74LS192实现减法计数，通过译码电路74LS48显示到数码管上，其时钟信号

图3 由时钟产生电路提供。按键弹起后，计数器开始减法计数工作，并将时间显示在共阴极七段数码显示管DPY_7-SEG 上，当有人抢答时，停止计数并显示此时的倒计时时间；如果没有人抢答，且倒计时时间到时，输出低电平到时序控制电路，控制报警电路报警，同时以后选手抢答无效。结合我们的实际经验及考虑到元器件的成本，我们选择的电阻值为R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脉冲。

三、报警电路设计

由555 芯片构成多谐振荡电路 ,555 的输出信号再经三极管放大 ,从而推动扬声器发声。

控制电路包括时序和报警两个电路 ,如图4 所示。控制电路需具有以下几个功能。

主持人闭合开关扬声器发声 ,多路抢答器电路和计时电路进入正常状态;参赛者按键时 ,扬声器发声 ,抢答电路和计时电路停止工作;抢答时间到 ,无人抢答 ,扬声器发声 ,抢答电路和计时电路停止工作

图4

四、时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，它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，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按键时，扬声器发声，抢答电路和定时电路停止工作。

图5 3)当设定的抢答时间到，无人抢答时，扬声器发声，定时和定时电路停止工作。

根据上面的功能要求，设计的时序控制电路如（图5）所示。图中，门G1 的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输人使能端。图11、4的工作原理是：主持人控制开关从”清除“位置拨到”开始"位置时，来自于（图2）中的74LS279的输出 1Q=0，经G3反相，A＝1，则时钟信号CP能够加到74LS192的CPD时钟输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，则“定时到信号”为 1，门G2的输出 =0，使 74LS148处于正常工作状态，从而实现功能①的要求。当选手在定时时间内按动抢答键时，1Q＝1，经 G3反相，A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出 =1，74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能②的要求。当定时时间到时，则“定时到信号”为0，=1，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁 CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现（功能3）的要求。集成单稳触发器74LS121用于控制报警电路及发声的时间。

元器件介绍

一、74LS148功能介绍

在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。不过在设计优先编码器时，已经将所有的输入信号按优先顺序排了队。在同时存在两个或两个以上输入信号时，优先编码器只按优先级高的输入信号编码，优先级低的信号则不起作用。74148是一个八线-三线优先级编码器。

如图6所示的是八线-三线编码器74148的管脚图引脚图。

图6

二、74LS192功能介绍

74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。

CPU为加计数时钟输入端，CPD为减计数时钟输入端。LD为预置输入控制端，异步预置。CR为复位输入端，高电平有效，异步清除。CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出。BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。

图7

图8

仿真电路实验

一、Proteus仿真电路图

仿真电路课实现抢答功能，由于软件局限，报警电路没有在仿真当中。

实物制作

一、原理图

二、PCB制图

三、焊接与调试

在制板中最重要的一个环节就是线路的印制。在这次的制作中，由于打印的客观原因，使在转印的效果不是很好。做出的实物没有预期的好。这也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

严格按照线路的设计进行焊接，首先焊接过孔，在对元器件进行焊接。焊接时间不宜过久，但要完全熔着，以免造成冷焊。焊点的表面要平滑、有光泽。焊点完全冷却前，不可移动。电烙铁不用时要放置于电烙铁架上，并随时保持烙铁头的清洁。焊接完毕，要在烙铁头镀上薄层焊锡，避免氧化，并等冷却后再收存。

2)调试部分需要注意的是：

在通电之前必须对照原理图对线路进行详细的检查。检查是否有虚焊或者为焊接的点。可用万用表进行线路检查，看是否有线路在焊接的时候不慎连接在了一起，如有进行修改。在检查完毕之后才可以通电测试。如果在通电之后任然有问题，应立即断电，再仔细检查。

心得体会

通过这次设计，我的理论知识掌握得更扎实，动手能力明显提高。同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，我学到许多在书本上没有的知识，也认识到理论联系实践的重要。在制作当中遇到了许多以前没遇到的困难。我们利用许多的方法去解决所遇到的问题。制作好以后，虽然基本符合设计要求，但我们总觉得欠缺点什么。这次设计，让我感受最深是。在仿真的阶段遇到很多的问题，计时电路不能随抢答而停止，还有就是由于软件的局限在仿真时候没有完成整体电路的调试，这也为最后的实物调试造成了困难。我们一定要具备一定的检查、排除电路故障的能力。我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，由于在印制电路板的时候效果不好出现很多的断线，这让整个焊接和调试很麻烦。调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧！

鸣谢

感谢老师的耐心指导；

感谢同学的帮助；

感谢湖南工学院电信系实验老师的大力支持；

感谢湖南工学院对我的支助。

参考文献

宋树祥《高频电子线路》北京大学出版社

谢自美《电子线路设计实验测试》华中科大出版社

第四篇：八路智力竞赛抢答器

电子技术课程设计

——————

八路智力竞赛抢答器

学院：

华科学院

专业，班级：电气工程及其自动化062203H

姓名

段超

学号：

200622050308

指导老师： 黄庆彩

2008年1月

目录

一 设计任务与要求„„„„„„„„„„„„„„3

二 总体框图„„„„„„„„„„„„„„„„„3

三 选择器件„„„„„„„„„„„„„„„„„4

四 功能模块„„„„„„„„„„„„„„„„„6

五 电路的装配调试„„„„„„„„„„„„„„9

六 心得体会„„„„„„„„„„„„„„„„„11

八路智力竞赛抢答器

一．设计任务与要求

1.任务和要求

（1）抢大器能容纳8名选手，并且给出相应的编号为1、2、3、4、5、6、7、8，为每名选手设置一个按键。为了简化设计，可以利用试验仪上的逻辑电平开关。（这部分要求由我主要负责）

（2）设置一个给工作人员清零的开关，以便能开始新的一轮的抢答。为了简化设计，可以利用试验仪上的逻辑电平开关。

（3）用LED数码管显示获得优先抢答的选手的编号，一直保持到工作人员清零或1分钟倒记时答题时间结束为止。

（4）用LED数码管显示有效抢答后的1分钟到记时答题时间。（5）用喇叭发声知识有效抢答及答题时间的结束。（这部分要求由我主要负责）

（6）秒信号不必考虑时间精度，可利用试验仪上所提供的连续脉冲（方波）。

二．总体框图

根据设计任务与要求，我初步将系统分为4大功能模块：主电路、数据采集电路、控制电路和音响电路。可将主电路分为一个十六进制（实现一分钟倒记时答题时间）计数、译码、显示电路；数据采集电路（获得优先抢答选手的编号）分为8路抢答开关、八D数据锁存器、优先编码器、加1电路；控制电路分为锁存控制、倒记时控制、音响控制；音响电路分为单稳态触发器、音振及喇叭电路。以下是我设计的总体框图：如图1所示

图一 总体框图

三．选择器件

整个电路的电子器件有：555定时器，74LS192，74LS148，74LS373，74LS00，74LS04以及若干电容和电阻。我详细介绍一下我所设计的这两个电路中所用到的重要器件（555定时器和 74LS373）： 1．555定时器

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如下图2： 4

图2 555定时器的内部电路框图和外引脚排列图

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。2．74LS373 5 74373八D锁存器为三态输出的8 D透明锁存器, 373的输出端O0-O7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0-O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。373引出端符号：

D0～D7-----数据输入端 OE-----三态允许控制端

LE-----锁存允许端 O0-O7-----输出端

74LS373外部管腿图、真值表、逻辑图，如下图3所示：

图3 74LS373外部管腿图、真值表、逻辑图

真值表中：L——低电平； H——高电平； X——不定态； Q0——建 立稳态前Q的电平； G——输入端，与8031ALE连高电平：畅通无阻低电平：关门锁存。图中OE——使能端，接地。当G=“1”时，74LS373输出端1Q—8Q与输入端1D—8D相同；当G为下降沿时，将输入数据锁存。

四．功能模块

根据设计任务与要求，我初步将系统分为4大功能模块：主电路、数据采集电路、控制电路和音响电路。

1.主电路由六十进制计数器和译码、显示电路两部分组成。2.控制电路由锁存控制和倒计时控制两部分组成。以上的这两大模块部电路均由我的搭档负责

以下的数据采集电路和音响电路两个模块是由我主要负责，下面我就详细说明我所设计的这两模块： 3．数据采集电路（1）．八路抢答开关

为8位选手提供8个抢答的按钮，这样可以在松开按钮后及时复位，为下次做准备。这部分我利用的是试验仪上的8个逻辑开关，在接电路图的时候，只用一个开关仿真。（2）.八D数据锁存器

采用八D数据锁存器74LS373，抢答前应使锁存允许LE=1，此时允许选手抢答，当有选手抢答有效时，要利用控制电路中的LE=0，使数据被锁存，其它选手就抢答无效了。（3）.优先编码器 采用优先编码器74LS148，因为采用了高速控制电路，因此一旦抢答，立即锁存。

我所设计的控制电路将充分利用74LS148的两个输出信号：选通输出Ys和扩展输出YEX。

以下是我设计的数据采集电路电路图如图4所示：

图4数据采集电路

4．音响电路（1）.单稳态触发器

设音响提示时间为2秒左右，可采用一脉宽为2秒的单稳态触发器实现。实现单稳态触发器的方法有很多，可以用与非门或者非门电路实现微分型单稳、利用施密特触发器实现单稳、集成单稳等。现采用555定时器实现，注意其脉宽的计算公式为tw=1.1RC.若一个负脉冲触发信号到来，将有效触发单稳态电路产生一个脉宽为2秒的正脉冲。（2）.音频振荡器及喇叭电路

利用555定时器实现频率约1kHz的音频振荡器，因555定时器有较强的功率输出能力，可以直接推动喇叭输出。

当单稳态触发器进入暂稳态产生一个正脉冲时，控制555定时器开始工作，发出响声；当单稳态触发器自动返回稳态后，555定时器清零，不能发声。以下是我设计的电路图如图5所示：

图5 音响电路

五 电路的装配与调试

1．由图中所示的定时抢答器的总体方框，按时信号的流向分单元装配，9 逐级级联。

2．我接好电路后，开始检验我的结果，发现当有选手抢答后，没有开始倒计时，经过老师的指正我们找到了原因，并立即改正，实现了要求的结果。

3．我将裁判的开关拨至0再拨回1时，发现是总能在任意时间重新抢答。（与设计要求相符）

4．我检查到，当计数器减到00时，产生了一个负脉冲信号，同时也允许开始新一轮的抢答。（与设计要求相符）

5．最后我检查的是我所设计的音响电路，当我拨动一个选手开关后，音响电路所对应的绿灯开始发光，并开始倒计时。当计数器减到00时，绿灯再次发光提示。（与设计要求相符）现给出我所设计的总电路图如图6所示：

图6 总电路图 我的仿真结果图如图7所示：

图7 分别是倒计时、数据采集、音响电路的仿真结果

六 心得体会

在设计之前，参考了许多相关的资料。在设计中又参考了以前讲过的四路抢答器的原理图，有了基本的思路。

但着手设计时，又出现了许多未预料到的问题，例如元件的选择：在选择 编码器时，是采用普通编码器还是优先编码器。普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。所以选择了优先编码器。但是74LS系列中众多不同管脚的类型，选择哪个作编码器。经过查找，选择了74LS192，因为想用数字的形式显示抢答者的编号，所以选择了数码显示管，但数码显示管不能直接，数码显示管需要由TTL或CMOS集成电路驱动，所以在TTL还是CMOS集成电路上又进行了比较和选择。最后选择了数显译码器，用它将输出的二进制代码译成相对应的高、低信号，用其作为数码显示管的驱动信号，数码显示管显示出相对应的选手编号。在音响电路中，根据设计需要选择了555定时器。

在一些设计原理上也遇到了许多新问题。发现当电源接通后，无论有无人按按钮都会使音乐集成电路通电发出声响，经同学以及老师的指证，发现导通的原因，并及时的改正。

通过这次八路抢答器的设计，我发现了以往学习中的许多不足，也让我掌握了以往许多掌握的不太牢的知识，感觉学到了很多东西。三周的课程设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐性和坚持下去的毅力。在整个电路的安装调试的过程中，花费时间最多的是各个元件电路的连接，电路的细节设计以及连完线路后的检查工作上，其中在连接电路是出现问题比较多，在555元件和74LS192元件的连接的调试的时候出现了问题在老师的指导和讲解下我门有了更深刻的认识，同时对元件的原理的功能了解的更多更深刻。在这次过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当的烦琐，有时花很长时间检查电路故障，分析原因，那时心中就有点灰心，有时还特别想放弃，此时更需要静下心来，更仔细的查找原因。

总之，这次实验过程中我受益匪浅，在摸索我和我的搭档实现了课题所要求的结果。培养了我的设计思维，增加了动手操作的能力。更让我体会到实现电路功能喜悦。

第五篇：智力竞赛抢答器逻辑电路设计

智力竞赛抢答器逻辑电路设计

一、简述

智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。

进行智力竞赛活动时，一般将参赛队员分为几组；答题方式为必答和抢答两种；答题有时间限制；当时间到时有警告；答题之后有主持人判断是否正确；显示成绩评定结果。抢答时，要判定哪组优先，并通过显示和鸣叫电路予以指示。因此，要完成以上智力竞赛抢答器逻辑功能的数字逻辑控制系统，至少应包括以下几个部分： 记分显示部分； 判别、控制部分； 计时电路和音响部分。

二、设计任务和思路

1.抢答器同时供6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S1 ~ S6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数码管上显示同时扬声器发出报警声响提示。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30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

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，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，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。

三、方案论证与比较：

与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势：

1、具有清零装置和抢答控制，可由主持人操纵，避免有人在主持人说“开始”前提前抢答违反规则。

2、具有定时功能，在10秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。3、10秒时仍无人抢答其报警电路工作表示抢答时间耗尽并禁止抢答。

四、电路图

1．数字抢答器总体方框图

2．参考电路

五：各单元部分电路设计如下：

(1)抢答器电路

该电路完成两个功能：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；二是禁止其他选手按键操作无效。工作过程：开关S置于“清除”端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关S置于“开始”时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后1Q=1,=1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为“５”。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”然后再进行下一轮抢答。

（2）报警电路

由555定时器和三极管构成的报警电路如图4所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。

（3）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，它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，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，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，同时抢答电路和定时电路停止工作。

六、仪器：

1.集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48

3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

2.电阻

510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15k Ω 1只，68kΩ l只。

3.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

4.三极管 3DG12 1只。

5.其它：发光二极管22只，共阳极显示器1块。

七、扩展功能：

1、可以设计声控装置，在主持人说开始时，系统自动完成清零并开始计时的功能。

2、在主持人读题的过程中，禁止抢答，可以在主持人控制的开关上另接一个

选择开关电路，即可实现“违规者可见”的功能，即在主持人读题时如果有人违反比赛规定抢先按动按钮，显示器可以显示是哪个参赛队抢先，便于作出相应的处理。

八、心得体会：

经历数星期的电子竞赛眼看尘埃落定，感觉忍不住要长出一口气。我们组的3位成员除学习外均有一定的日常工作，数日来，为了这个竞赛可谓废寝忘食，在实验室里日出而作，日落不息。将所有的课余时间均奉献给了这个比赛。

结果怎样已然不再重要，在这几日里，我们经历了阶段性成功的狂喜、测试失败后的绝望、陷入困境时的不知所措，重新投入的振作。这样的比赛是无法孤军作战的，只有通力合作才有可能成功。3位成员在数日里的朝夕相伴中培养出了无与伦比的默契和深厚的友谊。

除此之外，我们还掌握了书本以外的电子技术知识，培养了专心致志的工作学习习惯，懂得了相互之间的理解与体谅，可谓获益匪浅。

如果非要用一句话来概括我们的体会的话，那只能是：痛并快乐着。