DIY八路抢答器设计报告总结

第一篇：DIY八路抢答器设计报告总结

课程设计报告

一、课题名称

设计题目

八路抢答器设计

I

数字八路抢答器

二、设计任务

1、设计一个八路抢答器，要求具有抢答功能，电路基本要求内含蜂鸣器、显示器等；

2、画出抢答器的电路原理图，分析各部分电路的工作原理；

3、.抢答组数分为八组，序号分别为S0 ~ S7，优先抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁住其他组的按键信号。

4、系统设置外部清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。

三、技术指标

1、设计8组参赛的抢答器,每组设置一个抢答按钮.2、电路具有第一抢答信号鉴别与锁存功能,抢答成功后,显示组别,发出声音.四、设计报告

根据要求撰写设计报告

II

一、任务分析

二、设计方案

三、电路设计

四、实物图

五、调试

《八路抢答器设计》

一、任务分析

八路抢答器功能描述如下：

1、涵盖抢答自锁、灯光指示、暂停复位、电子音乐报声等功能

2、工作模式：手控

3、面板上设有组号，显示清晰，同步显示，互不干扰。

4、积木式结构，1—8组任意连接。

5、具有抢答声音提示。共用的喇叭中发出优美的电子音乐声

抢答器工作流程描述

选手抢答-> 发出声响、显示组号-> 抢答声讯-> 主持人复位

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 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。

抢答器硬件描述

该电路由直流稳压电源、抢答器、LED数码管组成。

抢答器电路主要由各路的抢答器按键、开关二极管、晶闸管、发光二极管及一个三极管和扬声器B1 组

成LED数码管的每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.CD4511是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器

其中CD4511 各管脚功能如下:

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。

LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

LT：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。

A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。

二、设计方案

1、设计目的

在电视和学校中我们会经常看到一些智力抢答的节目，如果要是让抢答者用举手等方法，主持人很容易误判，会造成抢答的不公平，比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，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。

2、方案

方案一:采用数字电路

定时抢答器的总体框图如图所示，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，当选手按动抢答键时，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。

定时抢答器的工作过程是：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，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，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态。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扬声器发出短暂声响，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。

方案二:采用单片机

当主持人宣布抢答开始的时候，按下开始按钮，此时电路进入抢答状态，选手的输入采用了扫描式的输入，之后把相应的信息送往单片机，再由单片机输出到显示输出电路中。此时有人第一按下相应的抢答按钮，经过单片机的控制选择，在八段显示器上显示相应的号码，并锁存，同时禁止其他按钮的输入。

方案三〈采用PLC 当主持人打开启动开关后，在设定时间TO 内，如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路①发出声响，指示灯LI亮，并且在8段数码管显示器上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效;如果在时间TO内，无人应答，则驱动音效电路②发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题;在抢答成功后，主持人打开限时开关SW2，启动计时器，在设定的时间TI 内回答有效，当到达设定时间TI时，驱动音效电路③，指示灯L3亮，表示答题时间到。

3、方案选择 通过上面的方案比较，数字电路的制作方案比较容易实现，并且在原理方面也是比较简单，所以我选择采用第一种方案来完成抢答器电路。

4、设计系统功能 基本功能：

（1）同时供8名选手比赛，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，扬声器发出声响提示，并在七段数码管上显示选手号码。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。

三、电路设计

四、实物图

五、调试

在调试中出现了一个问题，就是CD4511不能锁存，最后在吧R15那个电阻直接取消了就成功了

第二篇：八路抢答器实验报告

数字电子设计课程设计

八路智力竞赛抢答器设计

一．实验目的

掌握抢答器的工作原理及其设计方法。

学会用Multisim8软件操作实验内容。

掌握设计性试验的实验方法

二．实验要求

八路智力竞赛抢答器功能要求：

基本功能：

1．设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，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0、1、2、3、4、5、6、7。

2．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。

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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

扩展功能：

1．抢答器具有定时抢答的功能。当节目支持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示。

2．参赛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。

3．如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答，则本次抢答无效，系统封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00.三．实验原理

根据对功能要求的简要分析，将定时抢答器电路分为主题电路和扩展电路两部分。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答器按钮

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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及报警功能。

比赛开始时，接通电源，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定时间。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，抢答器处于工作状态，定时器开始倒计时。若定时时间到，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。若选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下四项工作：1.优先编码器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.扬声器发出短暂声响，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时，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。

上述方案所示抢答器的工作过程：主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号，到此完成的是抢答功能；如果没有人抢答，30秒减计数器减到00时也会发出报警信号，此时完成计时功能。

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它的优点表现在以下几个方面：这种方案原理比较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路；更容易实现报警提示功能，在有选手抢答后或者计时开始和结束时。既减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。

四．实验器材

元器件：74LS48，72LS192，74LS279、74LS148、74LS00、74LS08、74LS32、NE555、CC4511各几个，数码管三个，发光二极管一个，开关、电阻、电容若干



仿 真：Multisim8仿真软件

五．实验步骤

1．抢答电路设计

抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按钮操作无效。因此，选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279以及译码显示电路完成上述功能。

74LS148是一八线-三线优先编码器，该编码器由8个信号输入端，3个二进制输出端，输入输出均为低电平有效。EI为输入使能端，低电平有效，当EI为低电平时，编码器处于工作状态；EO为输出使能端，只有在EI=0，且所有输入都为1时，输出为0；GS表征编码器的工作状态，当且仅当EI为低电平，且输入至少有一各为有效电平时，GS才有效。因此，可根据EI、EO、GS功能扩展端的特点，对电路进行相应控制。编码器在抢答电路中功能是判断抢答者的编号。

74LS279是由4个RS锁存器组成，且均为与非门构成的RS锁存器。其中，1S和3S有两个输入端，S1和S2均为相与的关系。本设计中，将S2均接高电平，仅利用S1控制输出。其引脚图如图四所示，下表为SR锁存器的功能真值表，值得注意的是S和R不能同时为高电平，否则输出不确定。

74LS48为七段显示译码器。该集成译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。BI/RBO为灭灯输入，当BI=0时，所有字形熄灭。LT为试灯输入，当LT=0且RBO=1时，显示字形为8，常用于检测自身的好坏。RBI为动态灭灯输入，当LT=1，RBI=0且输入均为0时，输出均为低电平，数码管“灭零”。

译码器74LS48输出高电平有效，用以驱动共阴极数码管。七段显示译码器一般与七段数码显示器相连，共同构成四输入端的数码显示电路。

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2.定时电路设计

设计中选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，74LS192是具有置数和清零功能，其引脚图和逻辑图如图1所示，真值表如表5所示。图1 74LS192引脚图和逻辑图

P0、P1、P2、P3——置数并行数据输入； Q0、Q1、Q2、Q3——计数数据输出； CR————————清零端； LD————————置数端；

CPu ———————加法计数CP输入； CPd ———————减法计数CP输入； CO————————进位输出端； BO————————借位输出端。

根据设计要求，需要两片74LS192构成100进制减计数器。由功能真值表可知，只需将个位74LS192的借位输出端BO与十位74LS192的CPd即可实现100进制减计数。值得注意的是，要使其实现减计数，CPu端口必须接高电平。

计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。秒脉冲电路由555构成的多谐振荡器构成，如图2所示，谐振荡器无需外加输入信号就能在接通电源自行产生矩形波输出。

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图2多谐振荡器

因为周期为一秒，所以频率是1赫兹。图中电容的充放电时间分别是： t1=RB×C×ln2≈0.7RB×C t2=(RA+RB)×C×ln2≈0.7(RA+RB)C 所以555的3端输出的频率为： f=1/(t1+t2)≈1.43/[(2RA+RB)C] 我们采用的电阻和电容值分别是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,满足上式，即得到的是秒脉冲。

由以上集成芯片设计的定时电路如下图所示。

工作原理： 555构成秒脉冲产生电路为计时电路提供脉冲。抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态，数码管显示定时时间。抢答开始，主持人打开开关，计数器处于计数状态，555产生的秒脉冲与十位74LS192借位输出端（其初始状态为高电平）相与。计数器递减计数至00，十位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，产生报警。计时期间有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间。

3．时序控制电路设计

时序控制电路是抢答器设计的关键，需要完成以下三项功能：

a.主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢

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答工作状态。

b.当竞赛选手按动抢答键时，抢答电路和定时电路停止工作。c.当设定的抢答时间到，无人抢答时抢答电路和定时电路停止工作。

4.抢答器整体电路

通过控制电路将抢答、定时电路进行连接后，构成了抢答器电路的整体设计，总电路图如图17所示：

主电路：

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六，实验结论

1．主持人将开关拨到开始的位置，抢答电路和定时电路进入正常抢答状态。2.在30秒内当选手按动抢答键，抢答电路和定时电路停止工作，同时数码管显示相应选手的编号。

3.如果在30秒内无人抢答，抢答电路和定时电路停止工作，选手再按抢答键，将不会显示编号，同时定时电路显示00.七．实验小结

通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用Multisim8仿真进行仿真，以及如何使用面包板进行实物制作，受益匪浅，现总结如下。

本设计的难点在于时序控制电路的设计，如何在第一位抢答者抢答题目后让编码器停止工作；如何使计时电路在抢答后停止倒计时；如何让定时电路和抢答电路同时清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用74LS279的输出1Q完成上述控制任务。从这一点，折射出自己在平时的学习中较死板，缺乏变通思考的能力。

在电路仿真的过程中，由于Multisim8操作相对较简单，因此在仿真过程中较为顺利。但仿真软件的操作环境比较理想化，实物操作时会受到部分因素的干扰，例如在仿真电路中电路完全没有问题，但当焊接好实物后，定时电路与抢答电路单独运行都没有问题，但互相反馈时互相干扰。最终通过与互相讨论，请教老师，解决了问题。

通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。

第三篇：八路抢答器实验报告

八路抢答器的实验报告

一、设计题目

八路抢答器设计

二、设计要求

1.设计一个竞赛抢答器，可同时供8名选手或者8个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答器的按钮，按钮的编号与选手的编号相对应。

2.给节目主持人设计一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答开始。3.抢答器具有数据锁存、显示的功能和声音提示功能。抢答开始后，若有选手按动按钮，编号立即锁存，在数码管上显示选手的编号，并有声音提示。此外，要封锁其他选手抢答。优先抢答的选手的编号一致保持到主持人将系统清零为止。

三、设计思路

工作原理为：

1.接通电源前，抢答按钮与清零按钮都未按下。接通电源后，主持人清除开关处于工作状态，抢答器处于工作状态，编号显示器显示为0，蜂鸣器未鸣响（为方便控制，电路设计为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态）。等一轮抢答完成后（七段数码管显示出优先抢答队员编号，并蜂鸣器鸣响），主持人将清零开关按下数码管清为零，蜂鸣器停止鸣响。然后先后把各队员抢答按钮与主持人清零按钮复位。即可进入下一轮抢答。

原理为：电路中清零按钮控制D触发器集成块74LS175清零端低电平输入，按下时清零端输入为低电平（清零端低电平有效），未按下时输入高电平。清零后D触发器集成块74LS175 Q`端输出全变为高电平，使编码器74HC147（有效输入电平为低电平）无有效低电平输入，七段数码管上显示为0。

2.抢答时，队员按下抢答按钮的时间有先后次序，电路中每个抢答按钮连接一个D触发器，当一抢答按钮按下后其对应的触发器锁存住信号，Q`端输出有效低电平，同时通过反馈电路使D触发器集成块得脉冲信号终止输入，从而使其他D触发器停止工作，抢答后也无法锁存。达到有先输入有先锁存功能。原理为：根据与门功能特点：只要有一低电平输入输出即为低电平。当D触发器集成块74LS175输出端输出一有效低电平后，电路中第7个与门U15A输出即为低电平，而U15A输出信号又与555触发器构成的多谐振荡器输出信号相与，因此只要U15A输出低电平，多谐振荡器产生的脉冲就无法输入，只有当D触发器集成块74LS175输出端输出全为高电平时脉冲才正常输入，各D触发器正常工作。

3.抢答后，数码管显示优先抢答队员编码，蜂鸣器鸣响。

原理为：D触发器集成块74LS175输出输出锁存信号（有效低电平）后通过编码器 集成块74HC147把输入低电平有效信号的端序号(1至8），编码为四位二进制数0001至1000。然后通过74LS47集成块（数码管驱动器），在数码管上显示相应的数字，即优先抢答队员编码。当蜂鸣器两端分别输入高低电平时，风鸣器鸣响，当两端都为低电平时不鸣响。已知第7个与门U15A在位抢答前为高电平，抢答后为低电平。由此可根据与门U15A输出电平随抢答状态的变化来控制风鸣器的鸣响。使蜂鸣器低电平端接地，高电平端通过一非门接与门U15A输出端即可。

四、实验电路 1.电路原理图

电路原理图1：

1.由于七管脚半导体数码管是理想器件，不存在。因此改用74LS47集成块驱动七段字符显示器。

2.由于八管脚或非门集成块未找到，后改用7个与门代替，集成块为74LS08.3.为方便控制，电路改进为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态。

修改后的电路原理图如下图。

电路原理图2：

2.组装电路图与实验结果

五、调试过程

在设计电路图在仿真软件Multisim上仿真成功，领到相应的器件后，我们就开始了在电路板上进行了电路的组装，并在组装过程中进行了相应的检验与校正。1.首先在电路连接方面，由于刚开始连电路时未按一定的方法步骤，容易出现连错和漏连情况。

2.由于器件的限制及实际操作情况，电路要做相应的改变。

由于七管脚半导体数码管是理想器件，不存在。因此改用74LS47集成块驱动七段字符显示器。

由于八管脚或非门集成块未找到，后改用7个与门代替，集成块为74LS08.为方便控制，电路改进为清除开关按下时是清零状态，未按下时为工作状态。3.由于器件的损害，使电路无法正常工作。

经过多次对电路的检查，确定电路没连错而仍无法正常工作达到预期功能后，我们开始对各部分电路分别进行了检测：

首先，我们检测了555触发器构成的脉冲产生模块。用的方法：用我们电路中的脉冲产生模块去替代别的同学已经成功电路板中的脉冲模块来触发其电路，结果发现电路板能正常工作，所以验证了：我们的脉冲产生模块是能正常工作的。

然后，我们检测了我们D触发器构成的信号锁存模块。用的方法：用LED灯检测D触发器Q输出端输出电平状况。LED灯一端接地另一段通过电阻接D触发器Q输出端，当抢答按钮按下后，检测相应的Q输出端是否输出高电平，使LED灯点亮。结果发现抢答按钮按下后相应的Q输出端并没有输出高电平使LED灯点亮，于是我们确定了我们的D触发器集成块已损害。替换成相应的集成块后，电路就能正确工作了。

六、实验心得

在此次实验中，我们体验到了理论知识在实际中的运用，体验到了创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。通过此次实验即巩固了我们的理论知识，又锻炼了我们的动手能力。也让我们认识到了把理论运用到实际过程中可能会遇到一些不同的困难，但只要认真分析、仔细思考，用科学冷静的头脑去研究问题，终究能发现问题的所在，取得成功。

第四篇：八路智力竞赛抢答器设计实验报告

数字电子技术课程设计

题 目:

姓 名: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 八路智力竞赛抢答器设计

电子科学与技术 122班 年 月 日 安徽科技学院理学院

安徽科技学院《数字电子技术》课程设计报告

八路智力竞赛抢答器设计

一、课程设计题目（与实习目的）

（一）、题目：八路智力竞赛抢答器设计

（二）、实习目的：

1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。

2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。

3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。

5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。

二、任务和要求

实现抢答器的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成抢答器系统。

（1）抢答器设计要求

设计一个抢答器，基本要求：

1.抢答器可以实现基本抢答；可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、2、3、4、5、6、7，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。

2．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。

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，编号立即锁存，并在LED数码管上显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

三、总体方案的选择

（1）总体方案的设计

针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案：

方案一：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。

主体框图如下：

第 1

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图1 八路智力抢答器方案一设计框图

方案二：主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号，到此完成的是抢答功能；如果没有人抢答，30秒减计数器减到00时也会发出报警信号，此是完成计时功能。

主体框图如下：

图2 八路智力抢答器方案二设计框图

第 2

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（2）总体方案的选择

相比之下，第二种方案更好些。它的优点表现在以下几个方面：这种方案原理比较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路；更容易实现报警提示功能，在有选手抢答后或者计时开始和结束时。既减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。

四 单元电路的设计

1.设计所使用的元件及工具：

74LS48----------------------------3个；

74LS279----1个； 74LS192-2个；

74LS148--------1个； 74LS00----------------------------------3个；

74LS10------------1个；

发光二极管--------------------1个； 555----------------------1个； 电容： 0.1μf---------------1个；

0．01μf----------------1个；

电阻： 10kΩ

--------------------------------------9个；

15KΩ---------------1个； 1kΩ-----------------1个； 68KΩ-----------------1个

实验板一块； 万用表一个； 钳子一个； 导线若干。2.各个单元电路（1）抢答电路设计

抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按钮操作无效。因此，选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279以及译码显示电路完成上述功能。

第 3

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抢答器电路

工作原理：SW1-8为八位选手的抢答开关，SW9单刀双掷开关设为主持人控制开关。当主持人控制开关置于清零状态时，RS触发器的R端为低电平，输出端全部为低电平。于是74LS48的BI为高，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST为高电平，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当SW9置于开始状态，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态。74LS279的1R、1S均为高电平，由真值表可知，输出1Q为低电平，从而使74LS148输入使能端为低电平有效，即抢答器处于等待工作状态。若有选手（假设为3号选手）按动抢答开关（即闭合SW4），此时优先编码器74LS148输入端I3接低电平有效，则输出A2A1A0为100，A2A1A0分别接至4S、3S、2S，根据RS锁存器真值表，2Q3Q4Q输出分别为110，从而74LS48的输入端DCBA为0011，经74LS48译码，显示器上显示“3”。与此同时，当74LS148输入端有一个为低电平时，GS为低电平有效，即标志译码器处于工作状态，从而使1S为0，此时1Q输出为高电平，致使EI为高电平，74LS148处于禁止工作状态，其他选手抢答按钮的输入信号不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。抢答结束后，主持人开关置于清零状态，数码管变灰，一切恢复初始状态，以便进入下一轮抢答环节。

第 4

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（2）定时电路设计

设计要求抢答器具有定时功能，且节目主持人根据抢答题的难易程度，可设定一次抢答的时间（设为30s）。设计中选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，74LS192是具有置数和清零功能, 其引脚图和逻辑图如图10所示。

图10 74LS192引脚图和逻辑图

P0、P1、P2、P3——置数并行数据输入； Q0、Q1、Q2、Q3——计数数据输出； CR————————清零端； LD————————置数端；

CPu ———————加法计数CP输入； CPd ———————减法计数CP输入； CO————————进位输出端； BO————————借位输出端。

表5 74LS192真值表

根据设计要求，需要两片74LS192构成100进制减计数器。由功能真值表可知，只需将个位74LS192的借位输出端BO与十位74LS192的CPd即可实现100进制减计

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数。值得注意的是，要使其实现减计数，CPu端口必须接高电平。

计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。秒脉冲电路由555构成的多谐振荡器构成，如图11所示。多谐振荡器无需外加输入信号就能在接通电源自行产生矩形波输出。

图11 多谐振荡器

因为周期为一秒，所以频率是1赫兹。图中电容的充放电时间分别是： t1=RB×C×ln2≈0.7RB×C t2=(RA+RB)×C×ln2≈0.7(RA+RB)C 所以555的3端输出的频率为： f=1/(t1+t2)≈1.43/[(2RA+RB)C] 我们采用的电阻和电容值分别是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,满足上式，即得到的是秒脉冲。

由以上集成芯片设计的定时电路如图12所示。

图12 定时电路

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工作原理：首先主持人根据题的难易程度改变74LS192的输入端D3D2D1D0的电平来确定抢答时间（假定为30秒），555构成秒脉冲产生电路为计时电路提供脉冲。抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态，数码管显示定时时间。抢答开始，主持人打开开关，计数器处于计数状态，555产生的秒脉冲与十位74LS192借位输出端（其初始状态为高电平）相与。计数器递减计数至00，十位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，产生报警。计时期间有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间。

（3）报警电路设计

由555定时器和三极管构成的报警电路如图13所示。图中555定时器用来构成多谐振荡器，其震荡频率和秒脉冲产生电路中频率的计算方法相同。3端的输出信号经过三级管驱动扬声器，发出报警信号。当4端的输入信号是高电平时，振荡器工作，有报警信号，4端输入低电平时，振荡器不工作，没有报警信号。也就是说需要报警时只需控制输入端即可。

电路图如下:

图13报警电路

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（4）时序控制电路

时序控制电路是抢答器设计的关键，需要完成以下三项功能：

a.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。

b.当竞赛选手按动抢答键时，扬声器发声，同时抢答电路和定时电路停止工作。c.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。

本设计中采用门电路对控制开关、抢答电路、定时电路、报警电路进行连接，以实现上述三项功能要求（如图14所示）。

图14 时序控制电路

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其中，两输入与非门采用74LS00，引脚图如图15所示。三输入与门采用74LS11，引脚图如图16所示。电路中利用与非门两输入端相连实现非门的逻辑功能。

图15 74LS00引脚图

图16 74LS11引脚图

工作原理：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的输入使能端。主持人控制开关从“清零”位置拨到“开始”位置时，74LS279的输出1Q=0，经G3反相，A=1，则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS192的CPd始终输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2为低电平，门G2的输出ST为高电平，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能a的要求。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，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为低74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能b的要求。当定时时间到时，来自74LS192的BO2为高，ST为高，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c的要求。

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五 总体电路图

图17 总电路图

下面介绍八路智力竞赛抢答器的使用原理。

首先是各个选手分别对应的按钮编号是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，抢答后显示器上显示的分别是0、1、2、3、4、5、6、7。

然后是主持人对整个电路系统清零，将开关置于“清零”的位置，输出低电平，分为两路：一路与锁存器的1R2R3R4R端相连，使输出端1Q2Q3Q4Q为低电平，1Q所输出的低电平经与门反馈给74LS148的EI端子，编码器不工作，因此抢答部分显示器灭灯无显示，实现了清零；另一路低电平输出到计数器74LS192的LD端，而CR端也是低电平，所以使得对应显示器输出预置的数据。

接下来主持人根据题目的难易程度设置抢答时间，此设定可以通过调节输入两片74LS192的四个输入端D、C、B、A的高低电平来进行（例如要设定时间为30秒,就

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将十位的74192的D、C、B、A分别置位为0、0、1、1，而将各位的74LS192的D、C、B、A都置于0）。当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后，输出为高电平，此高电平有两路方向：一路输出到74LS192的LD端，使其处于高电平而开始减计数；还有一路输出到锁存器的R端。

当任意一个选手抢答时，例如3号抢答时，74LS148三号端子输入低电平有效，此时GS为低电平有效，表征编码器在正常工作。编码输出A2A1A0为100，与其对应的4S3S2S为100，经74LS279锁存，4Q3Q2Q输出为011，经译码显示编号为3。与此同时，1Q所输出的高电平反馈回编码器的是能输入端，使其停止工作。此时，其他选手若再按动按钮也无对应输出，这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。另一路，74LS148的GS端输出电平由高变低，与秒脉冲发生器产生的秒脉冲相与后输出为0，使得无脉冲抵达计数器74LS192的Down端。计数器停止工作，保持原来显示不变，即实现了暂停减计数使其记录抢答时间的功能。

若没有选手按动按钮，则74LS279输出全为高电平，74LS148也输出高电平，1Q端输出低电平至74LS48的灭灯输入RI/RBO端，使得信号经74LS48到显示器上时无显示；若到定时部分计数器倒计时到00还无选手按动按钮的话，十位74LS192的借位输出端输出高电平反馈回个位Down端，停止计数。综上所述，所设计的电路基本可以实现要求中的功能。

六 电路仿真

电路仿真采用Multisim仿真软件进行的。Multisim软件可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件；可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪信号发生器、交直流电压表电流表等。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。因此，选用该软件对抢答器各单元电路及整体电路进行仿真。

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七、小结

通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用Multisim仿真进行仿真受益匪浅，现总结如下。

本设计的难点在于时序控制电路的设计，如何在第一位抢答者抢答题目后让编码器停止工作；如何使计时电路在抢答后停止倒计时；如何让定时电路和抢答电路同时清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用74LS279的输出1Q完成上述控制任务。从这一点，折射出自己在平时的学习中较死板，缺乏变通思考的能力。在电路仿真的过程中，由于Multisim操作相对较简单，因此在仿真过程中较为顺利。

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通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。

八 分析和总结。

本次课程设计我只用了一个星期的时间就全部做完，效率很高，因为在设计之前根据设计的要求，每个模块都仔细的设计分析了，正是整个过程我都认真的态度和方案选择合适，才有这么高的效率。而且从本次课程设计中收获很多。可以总结为以下的几点：

（一）、巩固数电知识

这次课程设计主要是运用数字电路逻辑设计的一些相关知识，在整个实习过程中，都离不开对数字电路课程知识的再学习。我在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅数电书回顾了一遍（这也是对这门课的复习，给以后的复习备考减少了很多负担），这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。而且还参考了数字电路实验指导书，关于芯片的管脚，里面有清晰的描述。

（二）、学会用电路板、芯片、导线等组装各种功能的电路；

虽然这不是第一次用电路板，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是插些导线和电阻电容之类的，用了电路板的很小部分。这次的实习中应用了整块板子，实习后对电路板的组成完全了解了，并能熟练运用。实习中通过对电路的连接也懂得了如何通过设计的分析对所连电路的整体布局，如何更好的放置芯片在最合适的位置。在导线的连接上，如何选择导线走向是关键，我们应该尽量保证所连电路的简捷，宁短勿长，合理布线。一个完美的作品不仅要能很好的完成要求实现功能，还要在感官上给人美的享受。所以站在美的角度对自己的电路进行改良是很必要的。

（三）、理论联系实际

据老师介绍，这是大学里唯一一次比较大型的动手实践机会。我当然不会错过。课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。比如在动笔做题时我们是不用考虑导线、电阻是否连接的牢固合理，但在实际中，导线电阻有时是会带来时延造成花型变化的错乱，所以我们应尽量在连接电路时选择最短路径。平时试验中，我就很认真，所以会比平时不动手的要轻松地多。

（四）、和同学共同合作、互相学习、共同进步

最初大家没思路的时候，特别的着急，我想出来了，大家问我，我就说了我的思路，我们不是抄袭，只是探讨，们个人都理解了才开始设计，我做的循环两遍，他们的都不是。我们的设计不同，我只是给大家启发了一个思考点。理论上我先设计出来，但在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间，也会从别人身上学到更多。在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得不同的idea，其他人的设计也可能有比你出色的地方，很好的借鉴，并在大家的商讨中选择最优方案最终一定会得到最好的设计方法。

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第五篇：八路抢答器实训报告

八路抢答器实训报告

八

路

抢

答

器

实

训

报

告

姓名：张伟康

学号：1401020044 班级：电信方向

八路抢答器实训报告

一 报告要求

根据实验原理和实验器材设计所需要的电路模型，完成实验步骤和实验过程，得出结论。

1、焊接所注意的事项：

（1）设计的方法和原理。焊接一般分四步骤进行：

准备焊接：清洁被焊元件处的积尘及油污，再将被焊元器件周围的元器左右掰一掰，让电烙铁可以触到被焊元器件的焊锡处，以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时，应对元器件引线镀锡。

加热焊接：将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下硬刷板上的元器件，则待烙铁头加热后，用手或镊子轻松拉动元器件，看是否可以取下。

清理焊接面：若所焊部位焊锡过多，可以将烙铁头上的焊锡甩掉（注意不要烫伤皮肤，也不要甩到硬刷电路板上）用光烙锡头“沾”些焊锡出来。若焊点焊锡过少，不圆滑时，可以用电烙铁“蘸”些焊锡对点进行补焊。

检查焊点：看焊点是否圆润、光亮、牢固，是否与周围元器件连焊的现象。

（2）造成焊接质量不高的常见原因是：

焊锡用量过多，形成焊点的锡堆积；焊锡过少，不足以包裹焊点。

冷焊。焊接时烙铁温度过低或加热时间不足，焊锡未完全融化、侵润、焊锡表面不光亮(不光滑)，有细小裂纹（如同豆腐渣一样）

夹松香焊接，焊锡与元器件或印刷板之间夹着一层松香，造成电接不良。若夹杂加热不足的松香，则焊点下有一层黄褐色松香膜，若加热温度不高，则焊点下有一层碳化松香黑色膜。对于有加热不足的松香膜的情况。可以用烙铁进行补焊。对于已形成黑膜的，则要“吃”进焊锡，清洁被焊元器件或印刷板表面，重新进行焊接才行。

焊锡连桥：指焊锡量过多，造成元器件的焊点之间短路。对于超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。

焊剂过量：焊点明围松香残渣过多，当少量松香残留时，可以用电烙铁再轻轻加热一下，让松香挥发掉，也可以用蘸有无水酒精的棉球，擦去多余的松香或焊剂。

焊接表面的焊锡形成尖锐的突尖，这是由于加热温度不足或焊剂过少，以及烙铁离开焊点时角度不大造成的。（3）电路的焊接

用电烙铁与焊锡丝将各个元器件焊接在电路板上：a左手拿焊锡丝，右手拿电烙铁。b把电烙铁以45度左右夹角与焊盘接触，加热焊盘。c待焊盘达到温度时，同样从与焊板成45度左右夹角方向送焊锡丝。d待焊锡丝熔化一定量时，迅速撤离焊锡丝。e最后撤离电烙铁，撤离时沿铜丝竖直向上或沿与电路板的夹角45度角方向。在焊接的过程中，我们应该注意：焊接的时间不能太久，大概心里默数1,2即可，然后再撤离焊锡丝，再撤离电烙铁，在撤离电烙铁时，也一样心里默数1、2即可；焊锡要适量，少了可能虚焊。在焊的过程中，出现虚焊或则焊接不好，要把焊锡焊掉，重新再焊。在吧焊锡焊掉的过程中，左手拿这吸锡器，右手拿着电烙铁，先把电烙铁以45度左右夹角与焊盘接触，加热焊锡，再将吸锡器靠近焊锡，按下吸锡器的按钮，就可以吧焊锡焊掉，重复多次，就可清除焊盘上的焊锡，注意不要将焊盘加热太久，以免把焊盘的铜给焊掉。

八路抢答器实训报告

二 电路原理 1电路原理图

电路的PCB版图

电路实物图

八路抢答器实训报告 实验原理

①芯片分析

CD4511引脚图

八路抢答器实训报告

4511引脚图

4511芯片真值表 ：3脚是测试输入端，=0 时，不管其他引脚状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。

：4脚是消隐输入控制端，当

=0，=1时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。

LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A(7)B(1)C(2)D(6)为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。

三.焊接，调试分析 1 焊接步骤

先是用万用表测试每个元件的好坏，保证焊接前不会因为元件的问题而导致电路不能正常工作。然后就是焊接，焊接时保证元件不被烧坏，焊接时间尽可能短，特别是芯片，要先焊插槽。全部焊接上去了以后就是调试。

八路抢答器实训报告

2故障调试

接上电源以后，随便按了一个键，能显示，但是不能锁存，然后检查电路有没有焊错，分析了一下原来是做开关作用的三极管接反了。然后将它拆下来重新焊上去。重新接上电源后，随便按哪一个键，都可以锁存。

3结果

电路正常工作，按第一个键时显示“1”，锁存，按复位键，清零；同理任意按哪个数字键，在数码管上都能显示，也可锁存清零。

四.原件清单

原件 开关 10K 300K 2.2K 100K 个数 9个 6个 7个 1个 1个

原件 CD4511 电容 9013 二极管 数码管

个数 1个 1个 1个 15个 1个

五.实验心得

实验设计过程中较为顺利，就是焊错一个三极管，没有其他的什么问题。通过做这个实验进一步了解了NE555在实际电路中的作用，调试的时候出现了几根线路不亮的情况，几次调试后最后用算是勉强成功，也算是自己在设计电路中得到的经验，以及在设计电路的过程中与同学交流探讨。通过这次课，我锻炼了自己的独立自主的能力和动手动脑的能力。通过这次课程设计,我学到了很多书本上没有的实际的知识,熟悉了一些元器件、芯片的灵活运用。在设计及制作过程中，遇到过一些困难。通过上网查询和询问老师将问题解决。并且在网上学习到了一些元器件组合起来的作用，最重要的是我能够自己思考，解决问题。经过这次实训我加强了我的动手能力和解决问题的能力，为将来的学习和工作奠定了扎实的基础。