第一篇：实习报告数字抢答器
0 雯郵歌大摩 数字逻辑课程设计报告 ――数字抢答器 学院名称：
电子工程学院 学生姓名：
范志豪 专业名称：
光电信息科学与工程 班 级：
光电 1308 班 实习时间：
2015 年 6 月 8 日—— 2015 年 6 月 19 日
西安邮电大学 数字逻辑课程设计 过程考核及成绩鉴定表
学生姓名 范志豪 班级/学号 光电 1308 05138224 承担任务实验室（单位）
电路与电子技术基础 教学部 所在部门 电子工程学院 实施时间 2012 年 6 月 8 日一 2012 年 6 月 19 日 课程 设计 过程 要求 优 良 中 及格 不及格 电路 功能 抢答功能正确，显示正确
犯规显示正确
复位功能正确
超时功能正确
可以继续抢答
电路 质量 电路运行稳定
元件布局合理
连线简洁
回答 问题 分析问题、解决问题能力
电路原理清楚，能抓住重点
设计 报告 设计思路清晰、图表齐全、各部分电 路说明正确。
学习态度 □认真 □一般 □差 学习纪律 □好 □一般 □差 实习综合 成绩 □优秀 □良好 □中等 □及格 □不及格
西安邮电大学 数字逻辑课程设计 过程考核及成绩鉴定表
指导教师签名 年 月 日
数字逻辑课程设计报告 —.课程设计题目：
四路数字式抢答器 二.任务和要求：
设计一个数字式抢答器，具体要求如下：.要求至少控制四人抢答，允许抢答时间为 10 秒，输入抢答信 号实在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢先抢答者的组号； 亮绿灯。
2.在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的组号；亮 红灯。
3.在“抢答开始”命令发出后，超过规定的时间无人抢答，显 示无用字符（可自行确定）。
4.选做：不仅能显示抢答者的序号并且能显示抢答次序。
三.总体方案的选择 方案一 : 主持人开关 显示 组号 显示 时间 选手开关
其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨接 VCC，抢答器处 于禁止状态，组号显示器显示“ 0 ”，定时器显示时间（9 秒）
； 若有队员在此时抢答，则表示犯规，违规报警电路的红灯亮，并显示其 组号；由于锁存电路的原因，只记录下第一组的组号。在主持人读完题 目后，将开关接上电源，宣布 “ 开始 ” 抢答，定时器开始计时，选手在 10 秒内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、绿灯提示。
当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示经过的时 间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清零”和“开始”状态开 关。
方案二:
方案二与方案一的原理大致相同，区别在于方案二是“先锁后编”，后者是“先编后锁”。由于方案以采用“先锁后编”的电路设计，而在 数电课程学习的过程中，设计电路也主要用的是这种方法，故采用方 案一设计电路。
四.单元电路的设计 1.脉冲电路：
由 555 电路提供 CP 脉冲信号1k OhrT* 2.编码电路设计 在这一部分，采用 74LS148 优先编码器，将 4 路抢答输入信号编码为 3 位编码信号，用来供 D 锁存器判断，下面是 74LS148 的真值表和管 脚图。
74LS148 真值表 74LS148 管脚图¥r((x I 「倍 J 1 TRI W3 UMI rnR nts*
liF IF 1 50 k Ohm 0.01 yF TL
F 表为在抢答过程中 74LS148 的对应关系: D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A0 A1 A2 El GS EO 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 综上可得到抢答编码电路的电路图如下: J1
3.抢答锁存显示电路：
在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由 7475 来实现，当 74LS75 的 4，13 号管角的信号为“ 0 ”时，它将保持原来的状态：
ci 1 1『區自g 5 5巧n n・t BDmDB“DlD FfL
MLSU8D — 0
74LS75 真值表: D C Q 1 1 1 0 1 0 X 0 Qn
74LS75 的管脚图为二 Qo Q ：
Qi 氐】
GND Q Qg Q)7475 jj |jj L J J
L±J I I I |
L L I Q<] De Di E J.3
V CC
D：
D J
Qt 当有任一组队员按下开关后（低电平有效），由于经过了 74LS148 优 先编码器，故将其输出接在 74LS75 的 DO, D1, D2 当 74LS148 输入 端有一个输入为 0 ,其输出端 EO 为 1 ,将其取反接入 74LS75 的使能 端 EN 来控制 74LS75的锁存；当其处于锁存状态，其输出在通过非门 后，接入 74LS48 将 74LS75勺输出转换为二进制码，然后通过数码管显示, 其对应关系为：
A B C D 数码管显示 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2
输出 E D Q Q H H H L H L L H L X 保持 7475 功能
1 0 0 3 0 0 1 0 4 综上可得到抢答锁存电路的电路图如下:
U HA
4.计时电路：
此电路采用摸 10 的倒计时电路，用一片 74LS161 来实现。有效状 态为0110-1111，经过 7404 反相器后，为 1001 0000，即从 9 到 0。置入端 ABCD 接 0110 , RCO 取反后与主持人开关相与非接置数端 Load , ENP CLR 均接高，RCC 取反后与 74LS148 的 GS 端相与，输出 接入 ENT 端。计时电路实现的主要功能是：,当主持人开关未按下 时，始终显示 9 不变； 2 ,当主持人开关按下后，开始倒计时，若在 倒计时结束时没人抢答，则停止计数，黄灯亮； 3 ,当主持人开关按 下后，在计时未结束前，有人抢答，则停止计数，绿灯亮£01
◎ ZEK2
”“远 2 丄
-1QI
OJ-
百
U14A — 74LS04D 74LS75N U13A 74LS75N U16A 74LS04D-LT-Mil 1D0Q 74LS48D VCC 74LS04D g_zhengming R #-------------------------1000 V^LEDI
74LS161 真值表和管脚图
故计时电路的电路图如下: 5.违规报警电路 ：
此电路是当在主持人没有接上开关之前，有人抢答，则红灯（R）
亮并显示其组号，当主持人接上开关，表示其正确抢答，当有人抢答，绿灯亮。用 H和 L 分别表示主持人停止和开始，R 和 G 分别表示违规 抢答和正常抢答。
违规报警电路电路图如下:
CLR CLK A B C D ENP GND VCC RCO Q A
Q B
Q C
Q D
ENT LD 输入 输出 C LR
LD CLK ENP ENT Q A
Q B
Q C
Q D
L X X X X L L L L H L t X X A B C D H L t X 0 保持,RCO=0 H L i 0 X 保持 H H t H H 计数
74161功能表 ML 删心 *(3 卫
违规报警电路关系表 控制端 H L R G 有人抢答 1 0 1 0 有人抢答 0 1 0 1 无人抢答 1 0 0 0 无人抢答 0 1 0 0
五.画总体电路图
U18A-W ioon Hh vc
六、元器件和实验设备清单 器件名称 数量 面包板 1 块 150K 电阻 1 只 4.7K 电阻 1 只 100 Q 电阻 5 只 O.OluF 瓷介电容 1 只 4.7uF 电解电容 1 只 共阴极型 LED 数码管 2 只 NE555 定时器 1 个
74HC148 优先编码器 1 个 74LS161 计数器 1 个 74LS48 译码器 2 个 74HC08 与门 1 个 74HC04 非门 2 个 数字万用表 1 个 导线 若干 74HC00 2 输入与非门 1 个 74HC20 4 输入与非门 1 个 刨线钳 1 个 七.电路的输入、输出信号波形
计时电路各输出端的输出波形 ” cp
_nrLRruwinnn^ Q0
n n n n n Ql
-------------------------
------------------------
--------------------------------
Q2
-------------------------
----------------------------------------------------------
Q3 八.发生的问题及解决的方法 1.实验前应先熟悉各个元器件的引脚图和相关功能并反复检 查，设计电路图，包括各部分的电路图和总体电路图，并尝试用软件 仿真，以增强电路实际实施的正确性。
2.在连接好第一个 555 脉冲电路后，插上稳压源后发光二极管
却不亮，检查电路连接也正确，请教老师后，才知是 LED 灯 已被烧坏，后换了一个新的，加上一个限流电阻，接上同等数值的稳压源后，灯 开始正常显示。这加深了我对二极管正向导通时压降很小的特性的理 解，此后的信号灯也都加了限流电阻，以防其被烧坏。
3.计时部分连接好，加电源数码管却无示数，原来是没给共阳极的数 码管供电。面包板其实分了 4 块，每块都有 ABCDEFJ 等列，是相互 独立的，所以要把它们的高，低电平分别接一块，这样才能真正形成 一个相通电路，每个模块都能供电。
4.计数器工作不正常，即刚给其供电，计时的数码管显示为一个常数 且保持不变，则说明使能端 ENT 的控制电路有问题，一直有人抢答，故再对照其表达式，重新检查电路，果然有线路连错。
九．分析和总结 此次课程设计具有一定的难度，主要是由于对实验器材操作的 生疏，连导线长度的截取都把握不好，布线不合理，有的地方线路拥 挤，而有的却极其稀疏。芯片的布局也未考虑周到，徒增加了一些导 线的路径长度，使整体看起来更加复杂，不易读懂。所以，我的第一 个连好的面包板，出错却查不出来，最终只能拆了重新布局连接。
这 个过程要极具耐心，纸上作图容易，电路连起来难。还要非常细心认 真，稍稍有一步错误，就得不出所需的功能。有几次接上稳压源后，总是显示短路，才匆匆意识到自己电路连接有问题
第二篇：数字逻辑数字抢答器
《数字逻辑》课程设计
实验报告
学号：
姓名：
班级：
指导老师：
一、简要说明
在进行智力竞赛抢答时，需要参赛者分成若干组进行抢答，究竟是谁先谁后单凭主持人的眼睛是很难判断的；在提问或回答时，往往都要有时间限制；另外，犯规要发出一种特殊的信号，以便主持人看得清、听得到。要完成上述功能，需要一种“抢答器”。
二、任务和要求
1、设计要求
（1）抢答开始后，抢答器能准确地判断出抢先者。并发出声光报警，3秒后自动熄灭。（2）抢答器具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组的抢答信号。
（3）抢答具有限时功能。显示档次分别为5s、10s、15s，时间到时发出声响，同时，时间要用数码管显示出来。
（4）抢答者犯规或违章（主持人未说“开始抢答”时，参赛者抢先按钮）时，应自动发出警告信号，以指示灯闪为标志。（5）系统应具有一个总复位开关。
2、采用的器件：
74273，74160，74244，7446，相应的门器件；软件：maxplus2。
三、设计思想、1、电路结构
根据总体设计方案，将智力竞赛抢答器划分成四个子系统和一个控制器。输入子系统由抢答键和锁存电路组成；时间显示子系统由计时电路、动态扫描译码电路和LED数码管组成；席位指示子系统由席位灯驱动电路、发光二极管组成；时钟子系统由时钟信号源、分频器组成；控制器由启动键、启动电路、判断电路和复位电路组成。
2、输入、输出信号特征
智力竞赛抢答器的输入信号是由启动键和抢答键产生。启动键和抢答键可产生短暂的单步脉冲信号。输出信号是席位指示灯驱动信号和LED数码管驱动信号。前者高点平有效，后者低电平有效。
3、主要技术性能指标（1）选手席位数量：8个
（2）席位指示灯：LED发光二极管。正常抢答时灯亮，犯规抢答时灯闪。（3）强大时间范围：0s~30s（4）时间显示方式：LED数码管，两位，共阴极，动态扫描。（5）抢答速度识别时间：1/1000s（6）按键锁定方式：自动（7）复位方式：自动，延迟时间为9s
四、设计步骤：
1、启动电路：
启动电路由D触发器和与门组成。主持人按下启动键时，从START端输入一个脉冲，D触发器被置成1状态，即Q=1，表示选手可以抢答，同时计时电路开始计数，若主持人未按下启动键就有选手抢答，F=1，表示抢答犯规，经反相后时候使S=0，启动电路处于保持状态，再按启动键无效。/CLRN为清零端，与复位电路输出端/END9连接，低电平有效。电路图如下所示：
2、锁存电路：
由74273和与门组成。D1~D8与抢答键电路输出端连接，输出端Q1~Q8与席位灯驱动电路连接。S连接判断电路输出端/OFF。没有抢答，OFF=1，S=1，74273工作在置数状态。D1~D8对应的有一个为1，在CLK作用下，被置入触发器。OFF=0，74273处于保持状态。时钟信号频率为1HZ，抢答速度识别为1/1000。低电平有效。电路图如下：
3、判断电路：
判断电路由若干个门电路组成。输出端D1~D8与锁存电路端输出端Q1~Q8连接。使能端S连接启动电路输出端Q。Q=1时，S=Q=1.若D1~D8中有1状态，则T=1，F=0，表示被锁存的信号是抢答信号。T=1，计时电路停止计数；Q=0时，S=0，若D1~D8中有1状态，则T=0，F=1，表示被锁存的信号是犯规信号。T=1或F=1输出端/OFF状态均为0，使锁存电路处于保持状态，而此时复位电路则为计数状态。电路图如下：
4、席位驱动电路：
由若干与门和或门组成。A1~A8与锁存电路Q1~Q8相连。L1~L8与8个二极管连 接。CLK接入1HZ的时钟信号。T=1,S1=1, A1~A8中有一个输入为1，对应的输出状态也是1，发光二极管亮；F=1，S2=1，状态为1的输入端所对应的输出端输出1HZ的时钟信号，发光二极管闪烁。电路图如下：
5、计时电路：
两片74160连接成一个同步三十进制加法计数器，输出端与动态扫描译码电路连接。使能端S,STOP和/CLRN分别连接启动电路输出端Q、判断电路输出端T和复位电路输出端/END9。按下启动键时，Q=1，T=0，/END9=1，则S=Q=1，STOP=T=0，/CLRN=/END9=1，电路处于计数状态，对CLK端输入的1HZ 时钟信号进行计数，Q6~Q1端依次输出000000（00）~110000（30）。计数到110000（30s）时，END30端状态由0跳变为1，电路进入保持状态，同时启动复位电路。若在计数过程中有选手抢答，则T=1，STOP=T=1，计时电路停止计数，进入保持状态。/CLRN为清零端，与复位电路输出端/END9连接，低电平有效。电路图如下所示：
6、动态扫描译码电路：
由74244和DEL(自定义)组成，输入端D1~D 6与计时电路输出端Q6~Q1连接，输出端QA~QG与两个七段LED数码管阴极连接，E1、E2分别与秒个位和秒十位数码管的阳极连接。74244输出由CLk输入的1HZ时钟信号控制，低电平输出高4位数据，高电平输出低4位数据，并经DEL进行译码，驱动两个数码管显示00~30s。
DEL代码： SUBDESIGN del(num[3..0]:INPUT;a,b,c,d,e,f,g:OUTPUT;)BEGIN TABLE num[3..0]=>a,b,c,d,e,f,g;
H“0”=>1,1,1,1,1,1,0;H“1”=>0,1,1,0,0,0,0;H“2”=>1,1,0,1,1,0,1;H“3”=>1,1,1,1,0,0,1;H“4”=>0,1,1,0,0,1,1;H“5”=>1,0,1,1,0,1,1;H“6”=>1,0,1,1,1,1,1;H“7”=>1,1,1,0,0,0,0;H“8”=>1,1,1,1,1,1,1;H“9”=>1,1,1,1,0,1,1;H“A”=>1,1,1,0,1,1,1;H“B”=>0,0,1,1,1,1,1;H“C”=>1,0,0,1,1,1,0;H“D”=>0,1,1,1,1,0,1;H“E”=>1,0,0,1,1,1,1;H“F”=>1,0,0,0,1,1,1;END TABLE;END;电路图如下：
7、复位电路：
74160接成一个同步九进制加法计数器。电路的工作状态由判断电路输出端输出端T,F和计时电路输出端END9控制。这三个输出端的状态只要有一个为1，使/CLRN=1，电路对CLK 端输入的1HZ时钟信号计数。第九个脉冲到达时，输出端/END9状态由1变为0，用其将启动电路、锁存电路和计时电路复位。若T,F和END9的状态全为0，/CLRN=0，电路复位，不工作。电路图如下所示：
8、分频器：
通过分频器将频率分为1HZ和1KHZ。利用代码来写。module fdiv(clk,clk1khz,clk1hz);input clk;output clk1khz,clk1hz;reg clk1khz,clk1hz;integer cnt1;integer cnt2;always @(posedge clk)begin //if(ct1<9999)if(cnt1<19)begin cnt1 = cnt1 + 1;clk1khz<=1'b0;end else begin cnt1 = 0;clk1khz<= 1'b1;end end always @(posedge clk1khz)begin //if(cnt2<999)if(cnt2<9)begin cnt2 = cnt2 + 1;clk1hz<= 1'b0;end else begin cnt2 = 0;clk1hz<= 1'b1;end end endmodule 电路图如下：
9、总电路图：
五、模拟结果及分析：
1、模拟结果：
2、电路工作原理：
主持人按下启动键后，启动电路输出信号Q为高电平，计时电路开始对1HZ时钟信号进行计数，经过译码后显示计时时间（00s~30s）。当某选手按下抢答键时（高电平有效），该信号被锁存电路保存起来，并经过席位灯驱动电路输出高电平，对应的发光二极管亮，表示正常抢答。同时，判断电路输出信号T为高电平，使计时电路停止计数，锁存电路处于保持状态，其他各组选手再按键无效。若没有选手按下抢答键，计时到30s时，计时自动停止，输出信号END30为高电平；如果启动键未按下，某选手就按下抢答键，锁存电路将该信号保存，并经过席位灯驱动电路输出1HZ时钟信号，对应的发光二极管闪烁，表示抢答犯规，同时判断电路输出信号F为高电平，使锁存电路、启动电路处于保持状态，再按抢答键、启动键无效。
复位电路工作状态由判断电路和计时电路控制。当输出信号T，F或END30有一个为高电平时，电路处于计时状态，经过9s延时，/END9端输出一个低电平信号，将启动电路、锁存电路和计时电路复位。分频器可将时钟信号源输出的高频率时钟信号分频为1HZ和1KHZ时钟信号，1HZ时钟信号用于计时和席位闪烁，1KHZ时钟信号用于动态扫描译码控制和抢答速度识别。
六、心得体会：
数字抢答器是我们第一次接触计算机硬件自己设计的数字系统，将理论应用到实践中，经历了从茫然到查阅资料最终豁然开朗的过程。
抢答器主要包括了74160，74244，自定义的分频器以及del和门器件组成，考虑了 在抢答过程中遵守规则或者犯规，而且当有选手答题时，再抢答则对应的灯就不会亮。
我觉得做课程设计一定要细心，认真，有耐心，有恒心。不放过任何一个细节，电路图做到分毫不差才能仿真出想要的结果！
经过此次课程设计，对本门课有了进一步的了解，对MAX+plus软件的使用有了更好的认识，更好的锻炼了动手能力，更好的了解了EDA-V实验箱的功能。相信这对我们以后的学习生活都有很大的帮助。
第三篇：数字电子技术实习之八路抢答器的制作实习报告
数字电子技术实习之八路抢答器的制作实习报告
一、实习的主要内容
实验要求
设计、制作一个能够实现一下功能的八路抢答器：
1输入为八个抢答开关、一个复位开关，抢答结果由LED 数码显示。2当无人抢答时，LED数码管应显示为0。
3当某人抢答按下某个开关时，其输出应显示相应的抢答者的位置编号并保持锁存，且对于后续抢答者的抢答请求不予反应。
4下一轮抢答开始时，能够通过按键实现解锁，解锁后电路恢复允许抢答状态，进行下一轮抢答。实验器材
集成芯片NE555 CD4511 集成芯片插座DIP8 DIP16电阻100K欧 300欧 10K欧 按键 LED数码显示管（单位共阴）电解电容 100uF 47Uf 瓷片电容103 104 二极管1N4148 三极管9013 蜂鸣器 电路板 实验原理
八路抢答器电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显及复位电路。可同时进行八路优先抢答，按键按下后，蜂鸣器发声，同时LED数码管显示优先抢答者的号数，抢答成功后，再按按键，显示不会改变，除非按复位键。复位后，显示清零，可继续抢答。八路抢答器是采用了CD4511集成芯片来实现功能要求的，CD4511是一块含BCD-7段锁存/译 码/驱动电路于一体的集成电路。抢答器数码显示电路由数码管组成，输入的BCD码自动地由 CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示。在抢答过程中，八个选手各自有一个抢答按钮。在按下复位开关宣布抢答开始的时候，选手就开始进行抢答，LED数码显示屏上会显示最先抢答选手的编号。实验内容
八路抢答器电路的单元电路分为数字编码电路，译码优先锁存驱动电路，LED数码显示电路和报警电路。
按照各个单元电路进行电器元件的焊接和电路的连接。首先连接数字编码电路和译码驱动电路，并完成该部分电路的测试；其次连接LED数码显示电路和报警电路，并完成测试。
在进行焊接时，需要注意集成电路首先焊接插座，插座焊好后，将集成电路直接装入集成电路插座即可。
二、实习取得的经验及收获
这次数字电子技术实习主要讲述了八路抢答器的工作原理和工作过程。在说明工作原理的过程中，突出了抢答器设计中的基本电路的组成单元以及这些单元如何实现抢答的功能。与上次模拟电子技术实习相比，这次更加注重于设计和电路的连接，上次实验是按照已经画好的电路进行电器元件的焊接就可以了，不需要自己去规划电器元件的排列方式和电路的连接，而这次实验是需要自己进行设计电路的，比上次增加了难度。
在这次数字电子技术实习中遇到了很多实际性的问题。在实际实验中，才发现书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。电路设计实验是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。它才是一个设计实验的灵魂所在。因此在整个设计实验过程中大部分时间是用在单元电路的理解和设计上面。很多单元电路是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个单元电路才是关键的问题所在。经过这段时间的努力，在老师和同组同学的帮助下终于彻底的做完了实验的所有工作。
通过这次的数字电子技术实习，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使我思考问题的能力得到了很大的提高。在做设计实验的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。在做设计实验时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在此得到了巩固。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。
三、存在的不足及建议
上次的模拟电子技术实习和这次的数字电子技术实习都出现了一个很明显的问题，实验前老师讲座的实验内容与我们所做的实验有很大的差别，虽然主题都是这个实验，但由于实验的电器元件不同，将会导致在实验前所做的预习工作失去应有的效果，在进行焊接前还得重新进行电路的设计与理解。所以希望在以后的实习中，老师讲解的内容与实验内容相配合。
第四篇：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
第五篇：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Y2Y1Y0010,YEX0,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YEX1,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
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