数字电路综合实验——七人智力抢答器（合集五篇）

第一篇：数字电路综合实验——七人智力抢答器

六人智力抢答器

一、实验目的

1、综合应用所学的数字电路知识，学会查找相关资料，针对设计提出的任务要求和使用条件，设计制作合理、可靠、经济、可行的电子产品。

2、培养学生独立分析问题、解决问题的能力。

3、培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

4、掌握PCB板的设计，完成电路连接和调试方法。

二、设计任务与要求

（1）当有某一参赛者最先按下抢答开关时，在数码管上显示相应的组序号，并伴有音响提示，此时抢答器不再接受其他输入的抢答信号。

（2）电路具有回答问题的时间控制功能，要求回答问题的时间≤100s(显示00~99)。时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时（显示器为00时），发出声响以示警告。

（3）要求电路主要选用中规模TTL或CMOS集成电路。（4）电源电压5~10V，由稳压电源提供不另行设计。

三、设计方案

根据设计要求，智力竞赛抢答器组成框图如图1所示，主要由六部分组成。

（1）抢答控制器。智力竞赛抢答器的核心，当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，并使数码管显示相应的参赛者序号，共用的蜂鸣器发出声响，与此同时封锁住其他参赛者的输入信 号。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。

（2）抢答输入电路。由6个开关组成，6人各控制一个，按下开关时相应的控制信号为低电平。

（3）清零装置。由主持人控制，它能保证每次抢答前使抢答器清零，避免电路的误动作和抢答过程中的不公平。

（4）显示、声响电路。显示电路由译码器和数码管组成，可以显示对应的参赛者序号和倒计时计数。声响电路由蜂鸣器构成，输入信号有抢答信号和“时间到信号”。

（5）计数、显示电路。该电路的作用是对抢答者回答问题时间进行控制，规定的时间小于或等于100S，所以显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。当主持人给出“请回答”指令后，从“99”倒计时，当记到“00”时，要能够驱动声响电路发出警告声。（6）振荡电路。振荡电路用来产生秒脉冲信号给192提供时钟信号。

四、电路设计

（1）抢答控制电路和抢答输入电路、清零装置如图2所示。由抢答按键、优先编码器74ls148、SR触发器74ls279组成。按键的输出端接74ls148的输入端，74ls148的功能表如表1，把I7端和I0端接高电平其余六个引脚接与按键相连，148的三个数据输出端（A2、A1、A0）和控制输出端YEx接SR触发器的的4个S端，触发器的A2、A1、A0再分别与译码器的A2、A1、A0相连接。

图2 S1由主持人控制，当主持人按下时，SR触发器的四个S输入端都是低电平从而使四个Q输出端都是低电平，数码管显示0，74Ls148处于工作状态。当S1弹起时，S1为高电平，即SR触发器的4个S输入端都为高电平，若有人按下时，按键的输出端给一个低电平（比如I1=0），使148的A2、A1、A0输出一个110~到001的编码（比如A2A1A0=110）且YEx输出一个低电平，A2A1A0输到SR触发器的S端，使触发器输出相应的编码（如0001），从而在数码管显示相应的按键序号（如1），同时Q4即SR触发器的13引脚输出高电平，把74ls148给锁住，再有其他按键按下已无效。

表1（2）倒计时电路如图3所示。该电路由两片74ls192和两个与门构成，由于是倒计时，所以CNT UP接高电平，主持人按下置数端时，192的P3P2P1P0（1001即9）送到Q3Q2Q1Q0端，当置数端没按下时，且“时钟开始走”信号到，时钟信号从与门的引脚5输入，因为定时信号未到时是高电平，所以时钟信号可以顺利的到达低位192的CNT DWN端，使192开始计数倒计时，当低位的减到0时，低位192的借位端输出一个低脉冲向高位192借1又开始从9往下减。

图3（3）振荡电路如图4所示，其中555构成多谐振荡器，振荡频率f＝1／〔（R2＋2R1）C1ln2〕，所以我们选R1为15K，R2为68K，C1为10u，由公式得f=0.95Hz。

（4）显示、声响电路如图5、6、7所示。显示电路由74ls48译码器和数码管组成。由SR触发器279的A2A1A0或者计数器192的Q3Q2Q1Q0接到译码器的A3A2A1A0端，Ds1、Ds2、Ds4为共阴数码管。声响电路如图7由蜂鸣器和一个与门电路、三极管组成，当“有人按下信号”或者“定时信号”到，与门输出低电平从而驱动PNP三极管饱和导通而是蜂鸣器发出声音。

图4

图6

图7

五、电路原理图与PCB图

七：制作与调试 1）选择好与器件，并认真测试元器件的参数。

2）将印制电路板的排版设计好。用两块合乎规格的电路板将电源及。抢答器电路分别焊接成一整体。

3）将电源和抢答器连接起来成一个八路抢答器成品。

4）通电并调试。

七、设计电路的特点和方案的优缺点

优点：该电路是由TTL集成电路和电阻电容构成的，功耗小且工作稳定，且该抢答器结构简单，实用性强，具有数据锁存功能，能应用于各活动中。

缺点：该电路输入分辨率低，当有人同时按下时是随机取值。

改进：可以换成分辨率更高的输入控制电路，比如用500kHZ的时钟信号去控制6个D触发器和6个与非门。

八、器件清单

74ls192两个、74ls48三个、74ls148一个、74ls08一个、74ls279一个、NE555一个、共阴数码管三个、s8550一个、蜂鸣器一个、10k电阻10个、15k和68k电阻各一个、10u电容两个、104瓷片电容一个、LED一个、按键9个。

九、参考文献

[1]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[J].高等教育出版社.北京 [2]阎石.数字电子技术基础（第五版）[J].高等教育出版社.北京

十、心得体会

通过这次设计，我对数字电路设计中的逻辑关系等加深了认识，虽然在电路设计和电路调试的过程中遇到了很多问题，但最后还是坚持不懈的把它完成了，同时我们又积累到了调试电路的经验。

第二篇：数字抢答器(数字电路)

一、摘 要：数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

关键字： 抢答电路 定时电路 报警电路 时序控制

Summary The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up.Have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display;Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit.Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit.Through connect up , weld , debug figure vie for answering device take shape after the work.Key word： Vie for answering the circuit Timing circuit Warning circuit Time sequence controlling

二、目 录

摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ Ⅰ

Abstract„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅱ

一、引论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

三、实验部分 1)、设计任务与要求

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S0 ~ S7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00。2)、实验仪器设备: 1.数字实验箱。

2.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。

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

4.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

5.三极管 3DG12 1只。

6.其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只

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30秒内无人抢答表示所有参赛选手获参赛队对本题弃权。3、30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、总体设计思路：

（一）设计任务与要求：

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S0 ~ S7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00。

（二）设计原理与参考电路 1．数字抢答器总体方框图

如图11、1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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。

五、多功能硬件与软件设计及其理论分析与计算： 各单元部分电路设计如下：

(1)抢答器电路

参考电路如图２所示。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。74LS148为８线－３线优先编码器，表1为其功能表。

表１ 74LS148的功能真值表

由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。表2为74192的真值表。

（3）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。

4）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。

根据上面的功能要求以及图 2，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11、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。

六、系统的组装与调试及测试方法：

3块实验电路板分别做成数字抢答器电路、可预置时间的定时电路、报警电路及时序控制电路，根据EWB仿真电路及工程上的可操作性布置芯片、元件、导线等。

在焊接过程中，由于经验不足多次发生虚焊或者相邻焊点接触导致短路等事故，心急时也有小组成员被电烙铁烫伤的事发生。

制作的第一块板即数字抢答电路板一开始测试时不能工作，又由于没有稳压电源而不能检验。情急之下，灵机一动，把3节干电池制成4.5伏电压源，又用万用表逐点排查，原来有虚焊的点。找出原因后并排斥故障后，电路板正常工作。深感欣慰！

制作第2块板即可预置时间的定时电路时，3位成员都已有了自我感觉十分娴熟的焊接技术，不料忙中出错，重蹈覆辙，又有虚焊点。遂相互提醒，前事不忘，后事之师。

七、EWB仿真图：

由于EWB中没有74LS121，并且没有可以代替的74LS221，故时序控制电路的仿真无法完成。

八、仪器： 1.数字实验箱。

2.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。

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

4.电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。5.三极管 3DG12 1只。

6.其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。

九、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与图2一样的电路，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。

如果提供相应的器材及时间上的宽限，我想我们已定可以完成上述扩展功能，进一步完善我们的作品。

十、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。

由于前几次去实验室比较晚，结果没有空余的电脑可供使用，我们商量后，决定早上6点到实验室。于是，在零下的温度下，我们陆续到达。途中数次感叹，早晨的空气真好。

除此之外，我们学会了焊接电路板，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。

十一、致谢：

感谢电气工程学院提供者次比赛的机会；感谢长通公司提供电子器件；感谢电子实习基地提供场所及工具；感谢电子信息系主任王建元老师在我们陷入困境时的点拨；感谢我队指导于建立同学对我们的切实指导；感谢02级学长学姐们在实验室对我们的帮助与鼓励。

十二、参考文献：

1、《电子技术基础.数字部分（第四版）》

高等教育出版社2003年3月 主编：康华光

2、《74系列芯片手册》

重庆大学出版社 1999年9月 主编：李海

图11、1数字抢答器框图

表１０、１

11、２ 数字抢答器电路

74LS148的功能真值表

图

2)定时电路

图11、3 可预置时间的定时电路

图11、4 报警电路

图 11、5 时序控制电路

第三篇：数字电路课程设计--数字抢答器

智力竞赛抢答器

一、本次课程设计目的

1．结合所学的数字电路的理论知识来完成数字电路课程设计。

2．在数字电路的课程设计中，熟悉数字电路的逻辑设计过程以及集成电路的使用。

3．学会利用一些没学过的IC来设计电路。4。学会用软件方法仿真电路。

二、本次课程设计安排

1、时间安排

略。

2、地点安排

S2403实验室。

智力竞赛抢答器 设计目的

（1）熟悉集成电路的引脚安排及使用方法。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解面包板结构及其接线方法。（4）了解数字抢答器的组成及工作原理。（5）熟悉数字抢答器的设计与制作。（6）学会用软件方法仿真电路。设计思路

（1）设计抢答器电路。

（2）设计可预置时间的定时电路。（3）设计报警电路。（选做）（4）设计时序控制电路。（选做）设计过程

3.1方案论证 数字抢答器总体方框图如图1所示。button，sw-spdt

图 1 数字抢答器框图

其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”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；主持人将开关置于“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。3.2电路设计

抢答器电路如图2所示。

图2 数字抢答器电路

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R端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的ST＝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Y2Y1Y0010,YEX0,经RS锁存后，1Q=1，BI=1，74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101，经译码显示为“5”。此外，1Q＝１，使74LS148ST＝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YEX1,此时由于仍为1Q＝１，使ST＝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开关重新置于“清除”然后再进行下一轮抢答。

定时电路如图3所示。由节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用十进制同步加减计数器74LS192进行设计。

图 可预置时间的定时电路

报警电路如图4所示。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。

图报警电路

时序控制电路如图5所示。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人正常抢答工作状态。

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。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ST。

图5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ST=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ST=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，ST=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。

图时序控制电路

4系统调试与结果

（1）组装调试抢答器电路。

（2）可预置时间的定时电路，并进行组装和调试。当输人1Hz的时钟脉冲信号时，要求电路能进行减计时，当减计时到零时，能输出低电平有效的定时时间到信号。

（3）调试报警电路。

（4）定时抢答器的联调，注意各部分电路之间的时序配合关系。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。

5主要仪器与设备

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。

电 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。

电 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。三极管： 3DG12—1只。（3DG12为普通高频小功率NPN型硅(材料)三极管，特征频率100MHZ，集电极最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。）

其 它： 发光二极管—2只，共阴极显示器—3只。

6设计体会与建议

6.1设计体会

通过这次对数字抢答器的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于抢答器的基本原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。此外，本实验也可通过EDA软件MAX PLUSⅡ实现。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。6.2对设计的建议

我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做电路的资料、原理，以及如何检测电路的方法，还有关于检测芯片的方法。这样会有助于我们进一步的进入状态，完成设计。参考文献

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭华林等编.数字电子技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [3] 金唯香等编.电子测试技术[M].长沙：湖南大学出版社，2004年 [4] 侯建军.数字电路实验一体化教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2005年

[5] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001年

1Hz脉冲发生电路

第四篇：四人智力抢答器

实验课程名称近代电子学实验 实验项目名称 四人智力竞赛抢答器 学 院 理学院 专 业 班 级 电子科学与技术

学 生 姓 名 杨晓玲 学 号 1007010043 指 导 老 师 李良荣 实 验 时 间 2012年9月10日

一、实验目的 1、4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为J1，J2，J3，J4。

2、给主持人设置一个控制按钮J5，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和一个加分按钮J6，用来给同学加分，设定最高分为9

3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

4、抢答器具有定时30秒答题倒计时的功能。当选手按下抢答按钮后，开始倒计时，显示器显示倒计时间，倒计时结束时，扬声器响，保持到主持人将系统清零为止。

二、实验设计方案

1、设计思路

抢答器整个系统可分为三个主要模块：抢答鉴别模块、计分模块、答题倒计时模块。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用数码管把选手的编码显示出来，对应加分模块的发光二极管也会发光。当有选手抢答成功后，30秒答题倒计时开始跑秒，若选手在规定的时间内答对题，主持人按下J6给相应的选手加一分并且按下J5，系统清零。

2、系统框图

抢答开始后，当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图1.3、单元电路设计及元器件选择（1）抢答电路

电路如图1所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定74LS175的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号；二是要使其他选手随后的按键操作无效

图1 抢答电路

其工作原理为：本电路采用74LS175四上升沿D触发器，～CLR为清除端（低电平有效）由主持人控制按键J5控制。选用该芯片的三个输入与输出（见图2）

开始时，输入端1、2、4分别接低电平，J3通过两个二极管D1、D2接到输入1和2端，因此，当J3按下时输出1和2均为高电平，为十进制的3，通过数码管便可显示抢答的组别。当主持人按下J5时，74LS175的清零端为低电平，使其被强制清零，输入的抢答信号无效。开始时74LS175的清零端接高电平，74LS175正常工作，四个Q非端与在一起为高电平，再和输入的时钟脉冲信号一起给74LS175脉冲端，当有人抢答时，输出有一个为高电平，74LS21输出为低电平，没有脉冲信号输入，因此74LS175被锁定，从而使得其他选手按键的输入信号不会被接收。这就保证了抢答者的优先性及抢答电路的准确性。当选手回答完毕或时间到后，主持人按下控制开关J5,抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。（2）计分电路 电路如图2所示。当有选手抢答后，计分部分对应的优先抢答的选手的发光二极管会发光，当其在规定的时间内答对题的话，主持人按下计分按键J6,则该选手的分数会加一，答错或没答上来会不加分，同时主持人按下控制开关J5,抢答电路复位，以便进行下一轮抢答。

图2 计分电路

其工作原理为：开始有74LS138对输出端1、2和4进行译码，由138的输出Y1、Y2、Y3和Y4输出为低电平表示对应于的抢答按键依次按下，取反后分别连在74LS160的ENP和ENT端从而对四片160进行选择，同时连接的发光二极管用以显示优先抢答的组别。而160的脉冲输入端由J6控制，由于160时钟脉冲下降沿有效，因此先接入高电平，当按下J6时，接入低电平，160对此开始计数。160的输出端连接数码管，用以显示该选手的得分情况。

（3）倒计时电路

电路如图3所示。由两个74LS192构成30秒倒计时。开始时为39秒，当选手抢答后，倒计时器开始倒计时，30秒跑完后，蜂鸣器开始响至主持人按下复位控制按键J5时，蜂鸣器响停止，同时显示为30秒，等待下一轮抢答。

图3 倒计时电路

其工作原理为：与非门74LS05连接抢答电路74LS175输出端～1Q、～2Q和～4Q控制74LS192的置数端，同时将U4的输入A端和B端接高电平，同时将剩下的输入端和U6的输入端接地。而U6的～BO端接U4的DOWN脉冲端，输出端接连数码管显示时间，倒计时部分的的192的连接见图4。由三个或非门分别对输出端进行选择，再将其进行相与，输出连接蜂鸣器和非门，非门输出再与时钟脉冲相与接到U6的DOWN脉冲端。当输出不全为零时，非门的输出为高电平，脉冲正常工作，当输出全为零时，非门输出为低电平，U6的DOWN脉冲端一直为低电平，从而使192不能正常工作，从而实现30秒倒计时和到点蜂鸣器响的效果。

（4）秒脉冲发生器

秒脉冲发生器是有555构成的多谐振荡器。由于在电路中仿真时函数传递很缓慢，因此在电路用时钟脉冲电源代替，不过在实际设计时还是要用555构成的多谐振荡器

图4 555多谐振荡器

4、四路抢答器总电路图

图4 总电路图

将积分电路部分的74LS138的三个输入端接到抢答电路部分的74LS175的1Q、2Q和4Q输出，将倒计时电路部分的与非门74LS05连接抢答电路74LS175输出端～1Q、～2Q和～4Q，变形成了总的抢答器电路图，如上图。

四、测试结果

打开仿真开关后，组别显示数码管和计分电路的数码管均显示零，而倒计时部分的数码管显示的为答题的时限30。如下图：

当开始抢答后，组别显示数码管会显示优先抢答的选手组别，同时抢答电路被锁定，其他选手再按下抢答按键时也不会显示，倒计时电路会开始倒计时，同时计分电路中对应的选手组别的发光二极管会发光。若选手在规定的答题时间内答对题时，主持人会按下加分按键J6，则该选手对应的分数会相应的加一，同时主持人按下复位按键J5，电路回到初始状态，等待下一轮的抢答；若选手在30秒内答错或没有答题时，时间一到蜂鸣器会报警，此时该选手不得分，主持人按下复位按键J5，电路回到初始状态，等待下一轮的抢答。显示结果图见图5，为第一组的选手抢答成功，组别显示为一，同时对应的发光二极管会发光，并且该选手在30秒内答对了题目，因此他的分数显示为一，此时倒计时跑秒到21秒。当主持人按下J5时，电路清零，答题的显示结果如图6，只是第一组的分数显示为一。随着抢答题目的增多，不同选手对应的分数也会发生相应的变化。

1、一号选手抢答时，电路显示如下:

给一号选手加分，电路显示如下:

2、号选手抢答时，电路显示如下:

给二号选手加分时，电路显示如下:

3、三号选手抢答时，电路显示如下:

给三号选手加分，电路显示如下:

4、四号选手抢答时，电路显示如下:

给四号选手加分电路显示如下:

事物电路图如下所示:

五、设计过程中的问题和解决办法（1）在开始设计抢答电路部分时，遇到不知如何让组别输出显示为三的问题。经过查找资料和分析后，逐步更改测试达到了上面抢答电路的电路图。

（2）设计倒计时电路的秒脉冲时，用555构成多谐振荡器产生秒脉冲，但是仿真时在仿真时传递函数时间很缓慢，改变555扩展的电阻和电容增加产生的信号的频率。

（3）对总电路仿真时，传递函数时间很缓慢，等上长时间倒计时部分不出结果，因此改变秒脉冲信号和抢答部分74LS175的时钟脉冲的频率。

（4）用555多谐振荡器做脉冲信号时，改变频率进行调试时，比较麻烦，因此在电路中用时钟脉冲电源代替555多谐振荡器。

六、心得体会

这一课程设计使我将课堂上的理论知识有了进一步的了解，并增强了对数字电子技术这门课程的兴趣，同时对用Multisim软件对电路进行设计和仿真有了初步的了解。对平时数电课上所学的电子元件的工作原理有了更进一步的了解，如：74LS175、74LS138、74LS160、74LS192等。这次的抢答器电路设计也让我认识到光靠理论的知识连起来的电路并不一定能够实现，要对其就出现的现象进行不断的修改和测试，争取完美，此次由于我个人能力的问题，只能按照我个人的理解连接出电路图，虽然基本上完成了所要求的题目，但距离期望的结果还是相差很远。因此在以后的学习生活中，我会努力学习，培养自己独立思考的能力，积极参加多种设计活动，培养自己的综合能力，从而使得自己成为一个有综合能力的人才而更加适应社会。

第五篇：单片机课程设计 智力抢答器摘要

摘要

硬件系统设计

1）控制系统主要由单片机应用电路、存储器接口电路、显示接口电路组成。其中单片机AT89C51是系统工作的核心，它主要负责控制各个部分协调工作.2）硬件组成及所需元件：该系统的核心器件是AT89C51。在其外围接上复位电路、上拉电阻、数码管、按钮及扬声器。元件为：晶振X1、电容C1、C2、C3、电阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分别是抢答停止和开始键。P1.0-P1.7是8组抢答的输入口, P2.0--P2.3口为数码管的段选口,位选口用的是P0.0--P0.6口输出,外部中断0、1和P3.3，P3.4为抢答记时调整口,实现的对个队进行计时，并且加减调整,外部中断0，1实现了答题时间调整.P3.4P3.5分别实现了时间的加一和减一.P3.6为蜂鸣器的控制口。控制系统集成调试环境,集成了编缉器、编译器、调试器，支持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。树状结构显示，一目了然，支持ASM（汇编）、C语言,多语言多模块源程序混合调试，在线直接修改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大。系统仿真还用到了PROTUCE软件，可通过仿真可以完全显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助.关键字：单片机；仿真；编译；程序