逻辑门电路以及简单抢答器
简易抢答器
题目：简易抢答器姓名学号系（院）电子电气工程学院班级 P10电气四班指导教师___ _ 职称____副教授_____2012-4-25目录1、设计目的 (3)2、设计要求 (3)3、设计原理 (3)4、设计步骤 (9)5、设计总结 (14)6、心得体会 (14)7、参考文献 (14)简易抢答器1、设计目的抢答器电路设计方案很多，有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、也有用可编程控制器完成的，但由于专用电路芯片通常是厂家特殊设计开发的，一般不易买到或价格较高，用其它方式设计的需要设计者具有相应的理论知识，并要通过仿真器、应用软件、计算机等辅助设备才能验证完成，不利于设计者的设计和制作。
而有些实际竞赛的场合，只要满足显示抢答有效和有效组别即可，故我打算不用所给的参考电路，而用一片74LS373（8位的数据锁存器）来实现此简易抢答器的功能。
这是一个显示方式简单、价格低廉、经济实用的抢答器。
在要求不高的场合，能完全符合需要。
2、设计要求（1）、抢答器分为8组，每组序号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，按键SB0-SB7分别对应8组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。
（2）、系统外设清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。
（3）、数字抢答器定时为30s，通过控制键启动抢答器后，要求30s定时器开始工作，发光二级管点亮。
（4）、抢答者在30s内进行抢答，则抢答有效，如果30s定时到时，无抢答者，则本次抢答无效，系统短暂报警。
(5)、抢答者违规显示。
3、设计原理3.1 抢答器总体原理框图如图1所示为总体原理框图。
其工作原理为：接通电源后，主持人将开关FW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。
数电三人抢答器实验报告
数电三人抢答器实验报告数电三人抢答器实验报告一、实验目的二、实验原理1. 抢答器的工作原理2. 时序控制电路的设计原理三、实验器材和仪器四、实验步骤1. 抢答器电路的搭建2. 时序控制电路的设计与搭建五、实验结果与分析1. 抢答器功能测试结果分析2. 时序控制电路测试结果分析六、实验总结及心得体会一、实验目的本次实验旨在通过设计和搭建一个三人抢答器电路，加深对数字电路基本原理和时序控制电路的理解，并通过实际操作提高动手能力和问题解决能力。
二、实验原理1. 抢答器的工作原理抢答器是一个多输入多输出的数字逻辑电路。
它由多个按钮输入和多个LED输出组成。
当有一个或多个按钮被按下时，对应的LED会亮起，表示该选手按下了按钮。
2. 时序控制电路的设计原理为了保证每个选手只有一次机会进行抢答，需要设计一个合适的时序控制电路。
该电路可以通过时钟信号控制每个选手的抢答时间，保证公平性。
三、实验器材和仪器本次实验所需的器材和仪器包括：- 数字电路实验箱- 逻辑门集成电路（例如与门、或门等）- 按钮开关- LED灯- 连接线- 示波器（可选）四、实验步骤1. 抢答器电路的搭建根据设计要求，将所需的逻辑门集成电路和按钮开关连接在数字电路实验箱上。
确保每个按钮开关与对应的逻辑门正确连接。
2. 时序控制电路的设计与搭建根据设计要求，设计一个合适的时序控制电路。
该电路应包括一个时钟信号发生器和多个触发器等组件。
将这些组件依次连接起来，并与抢答器电路相连。
五、实验结果与分析1. 抢答器功能测试结果分析进行抢答器功能测试时，按下不同的按钮开关，观察对应的LED是否亮起。
如果亮起，则表示该选手按下了按钮，并且抢答成功。
2. 时序控制电路测试结果分析进行时序控制电路测试时，调整时钟信号的频率，观察每个选手的抢答时间是否正确。
如果每个选手都能在规定时间内进行抢答，则说明时序控制电路设计成功。
六、实验总结及心得体会通过本次实验，我深入了解了数字电路的基本原理和时序控制电路的设计方法。
八路竞赛抢答器设计实验报告
八路竞赛抢答器设计实验报告#八路竞赛抢答器设计实验报告##1.实验目的通过设计和制作八路竞赛抢答器，掌握数字电子技术的基本原理和应用，培养实际动手能力，提高团队协作和创新能力。
##2.实验原理八路竞赛抢答器主要基于数字电子技术的逻辑门、计数器、时序电路等原理。
每个参赛者的抢答器包含按钮、计数器、显示器等组件，通过按下按钮触发计数器计数，同时在显示器上显示计数结果。
##3.实验材料与器件-逻辑门：使用TTL（Transistor-Transistor Logic）或CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）逻辑门芯片。
-计数器：选择适当的计数器芯片，如74LS190或74HC161等。
-按钮开关：作为参赛者抢答的触发器。
-显示器：使用数码管或LED等显示模块。
##4.实验步骤###4.1设计电路图根据竞赛抢答器的要求，设计电路图，包括逻辑门的连接、计数器的接入、按钮开关和显示器的布置等。
###4.2制作原型根据电路图，制作抢答器的原型。
连接逻辑门、计数器、按钮、显示器，并确保电路的正确性。
###4.3编程（如有需要）如果抢答器需要特定的计分逻辑或显示效果，可能需要进行微控制器的编程工作。
在这一步骤中，确保编写的程序与硬件连接相匹配。
###4.4调试与测试逐一检查电路连接，确保没有短路或开路。
通过模拟按下按钮的操作，测试计数器和显示器的正常工作。
##5.实验结果与分析经过调试与测试，八路竞赛抢答器实现了预期的功能。
通过观察显示器的计数结果，可以准确判断参赛者的抢答顺序。
##6.实验总结通过本次实验，加深了对数字电子技术原理的理解，提高了动手制作电子装置的能力。
同时，实验中的问题与挑战也促使我们更好地合作解决问题，培养了团队协作与创新的精神。
##7.实验改进与展望为了进一步提高抢答器的性能，可以考虑引入更多的计数器、添加蓝牙或无线模块，以实现远程监控和计分等功能。
基于Multisim的四路抢答器实验报告
基于Multisim的四路抢答器实验报告说明抢答器是一种在教学、培训等活动中广泛使用的设备。
它可以让学生在课堂上进行互动，提高课堂效率和教学质量。
本实验采用Multisim软件实现了一种四路抢答器。
本文将介绍该抢答器的设计、测试和结果分析。
设计相应材料本实验所需材料如下：1. Multisim软件2. 按钮模块4个3. 7段数码管显示模块4个4. 计时器555电路芯片1个5. 与非门芯片1个6. 逻辑门芯片1个7. LED灯4个8. 蜂鸣器1个9. 电阻若干10. 导线若干电路图本抢答器的电路图如下图所示：其中，K1、K2、K3、K4为四个按键模块，D1、D2、D3、D4为四个7段数码管显示模块。
各个按键模块设置不同的按键编码，同时通过复用7段数码管显示模块，使得仅有一个数码管被激活。
计时器555芯片与与非门芯片共同实现了抢答器的计时和逻辑判断操作，逻辑门芯片和LED灯与蜂鸣器一起完成最终的音光提示。
测试与结果分析本抢答器的测试结果表明，它可以较好地完成四路抢答的功能。
当按下某一路按键时，该路数码管会显示相应的编码，同时其他三个数码管被关闭。
此时，计时器开始计时。
如果其他三个按键先于该键被按下，相应按键模块被锁定，LED灯亮起，蜂鸣器发出声音。
如果该键在其中任意一路键按下后被按下，则该键模块被锁定，相应的LED灯亮起，蜂鸣器发出声音，同时计时器停止。
在进行多次测试后，抢答器表现出了较为稳定的性能。
总结本实验采用Multisim软件实现了一种四路抢答器。
通过计时器、逻辑门、LED灯和蜂鸣器等多个模块的组合，实现了对多路按键的响应和妥善处理。
这种抢答器具有简单明了、易于使用和功能完备等特点，适用于各种现场教育、培训和竞赛场合中。
实训二 简单抢答器的电路与试验
观测虚拟实验 观测虚拟实验来自3. 实训电路和原理电路组成： （ ）电路原理：这是用基本门电路构成简易型四人抢答器。A、B、C、D为抢 （21）电路组成： 电路原理：这是用基本门电路构成简易型四人抢答器。 答操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合状态， 答操作开关。任何一个人先将某一开关按下且保持闭合状态，则与其对应的发 实训电路如图所示，电路中标出的74LS20为双 为双4 实训电路如图所示，电路中标出的74LS20为双4输入端与非 光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢答成功； 光二极管（指示灯）被点亮，表示此人抢答成功；而紧随其后的其他开关再被 的概念将在实训总结中给出）， 74LS05为 非门。 门（“门”的概念将在实训总结中给出）， 74LS05为6非门。 按下，与其对应的发光二极管则不亮。 按下，与其对应的发光二极管则不亮。
◆ 操作与调试
（1）通电后，分别按下A、B、C、D各键，观察对应指示灯 通电后，分别按下A 各键， 是否点亮。 是否点亮。 （2）当其中某一指示灯点亮时，再按其他键，观察其他指示 当其中某一指示灯点亮时，再按其他键， 灯的变化。 灯的变化。 （3）在进行（1）、（2）操作步骤时，分别测试IC芯片输入、 在进行（ ）、（2 操作步骤时，分别测试IC芯片输入 芯片输入、 输出管脚的电平变化，并完成表2.1所示内容 表中， 所示内容。 输出管脚的电平变化，并完成表2.1所示内容。表中，A、B、C、 D表示按键开关，×”表示开关动作无效；L1、L2、L3、L4表示4 表示按键开关， 表示开关动作无效； 表示4 个指示灯。按键闭合或指示灯亮用“1”表示 表示， 个指示灯。按键闭合或指示灯亮用“1”表示，开关断开或指示 灯灭用“0”表示 表示。 灯灭用“0”表示。
2. 实训设备和器件
数电四人抢答器实验报告
数电四人抢答器实验报告一、引言数电实验是电子信息类专业中非常重要的实践环节之一。
在这个实验中，我们将设计一个四人抢答器，用以提高学生的学习兴趣和积极性。
本实验报告将详细介绍实验设备、实验原理、实验过程、实验结果和实验结论。
二、实验设备为完成这个实验，我们需要的设备如下： 1. 电路板：用于搭建电路。
2. 电路元件：包括逻辑门、继电器、按键等。
3. 电源：提供电路运行所需的电力。
4. 显示器：用于显示抢答的结果。
5. 电子元器件：如电阻、电容等。
三、实验原理1. 抢答器电路设计原理抢答器是由逻辑门、继电器和按键构成的。
逻辑门用于控制继电器的开关，按键用于触发抢答动作。
当按键按下时，逻辑门输出一个信号，控制继电器的闭合动作，再通过继电器控制显示器的亮灭，实现抢答结果的显示。
2. 抢答器工作原理抢答器工作原理如下： 1. 初始状态下，逻辑门输出低电平，继电器处于断路状态，显示器关闭； 2. 当一个人按下按键时，逻辑门输入高电平，逻辑门输出高电平，继电器闭合，显示器亮起； 3. 当有人抢答成功后，其他人按下按键均不会触发抢答动作，显示器继续保持亮起状态； 4. 当抢答成功者释放按键后，逻辑门输入电平变为低电平，逻辑门输出低电平，继电器断路，显示器关闭。
四、实验过程1. 硬件搭建根据实验原理，我们开始搭建实验所需的电路。
首先，我们在电路板上连接逻辑门、继电器和按键。
此外，还需要连接电源和显示器。
2. 电路测试在搭建完电路后，我们进行了电路测试。
通过按下按键，观察继电器和显示器的状态变化，验证电路的正确性。
如果测试结果不符合预期，我们会检查电路连接和元件的质量，确保没有问题。
3. 实验操作完成电路测试后，我们开始进行实验操作。
实验操作包括以下步骤： 1. 将抢答器电路连接到计算机，并打开电源； 2. 按下按键，观察显示器的状态变化； 3. 释放按键，再次观察显示器的状态变化； 4. 复位电路，准备下一轮实验。
六路竞赛用智力抢答器的设计
六路竞赛用智力抢答器的设计作者：王静来源：《电子世界》2012年第15期【摘要】针对目前使用的几款智力竞赛抢答器的设计方案，在分析各自优缺点的基础上，对电路进行了修改，使其能实现互锁、自锁，并且用声音、数字同时准确提示抢答的结果。
【关键词】智力竞赛抢答器；互锁；自锁在智力竞赛活动中经常要用到抢答器。
一般的设计任务是：几组参赛选手、主持人各有一个按钮。
在主持人宣布可以抢答后，若某一参赛者的手指先触及抢答按钮，该选手对应的指示灯亮，同时蜂鸣器响。
主持人可用清零按钮将抢答结果变为0状态，直至再次有人使用抢答按钮为止。
一般大都采用D触发器来实现，有些也用锁存器实现。
但是在设计上或多或少都存在一些缺陷。
1.问题的提出目前，常见的抢答器设计方案主要有以下几种：用基本逻辑门设计的，用D触发器设计的和用D锁存器设计。
图1所示为基本逻辑门抢答器电路。
抢答开始前，Gl、G2、G3、G4四个与非门输出l，经过G5、G6、G7、G8四个反相器输出0，所以L1、L2、L3、L4四个小灯不亮。
开始抢答，若K1先按下，则G1的四个输人信号全为l，所以G1输出0，经过G5反相器后输出1，L1灯亮。
同时，G1的输出信号0送到G2、G3、G4的输人端，使这三个门可靠的截止，即使其他选手按下按钮，相应的小灯也不会亮，抢答成功。
图2为用D触发器设计的抢答器。
抢答前，持人用清零按钮使QlQ2Q3Q4=0000，所以4个发光二极管不亮。
而为1，经过与门G1后使DlD2D3D4均为1。
若K1按下抢答按钮时，即时钟CP1上升沿到来，Dl触发器工作，Q1n+1=D1=1，抢答成功。
而Ql的反为0，再经过与门Gl后送到4个触发器的输入端，使D1D2D3D4均为0，即使其他选手按下按钮，相应的发光二极管也不会亮，抢答成功。
图3用7475型四位双稳态锁存器实现。
抢答前，由于Q1Q2Q3Q4输出都是0，所以它们的反都为1，G2输出1；同时，主持人按下开关K输人一高电平，从而使Gl输出1，7475进人工作状态。
8路抢答器设计课程设计
8路抢答器设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握8路抢答器的基本原理和电路设计，了解其工作过程。
2. 使学生理解数字电路的基本组成，掌握抢答器中用到的逻辑门电路及其功能。
3. 帮助学生掌握计时器的使用方法，并能将其与抢答器结合使用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单数字电路的能力，具备一定的动手实践操作技能。
2. 提高学生分析问题和解决问题的能力，通过团队合作完成抢答器的设计与搭建。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生团队合作意识，学会互相帮助、共同进步。
3. 增强学生的自信心和成就感，使其在完成课程任务的过程中体验学习的乐趣。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，旨在让学生将所学理论知识应用于实际操作中，提高学生的动手实践能力。
学生特点：本课程针对初中或高中年级学生，他们已具备一定的电子技术基础，对新鲜事物充满好奇心，喜欢动手操作。
教学要求：结合学生特点和课程性质，教师应采用启发式教学方法，引导学生主动参与课程，注重实践操作和团队合作，确保学生在课程中达到预定的学习目标。
通过分解课程目标为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估的实施。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 数字电路基础知识：回顾与抢答器相关的数字电路基本原理，如逻辑门电路、触发器等，确保学生对相关知识点的掌握。
2. 抢答器工作原理：详细讲解8路抢答器的工作原理，包括抢答信号的产生、计时器的工作过程等。
3. 电路设计与搭建：指导学生运用所学知识，设计并搭建8路抢答器的电路，包括选择合适的元器件、绘制电路图等。
4. 教学案例分析与实践：分析典型抢答器案例，让学生了解实际应用中的注意事项，提高学生分析和解决问题的能力。
教学内容安排如下：第一课时：数字电路基础知识回顾，抢答器工作原理讲解。
第二课时：抢答器电路设计与搭建，学生分组讨论并确定设计方案。
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（1设）定与逻运辑算变量并状态赋值：
逻当辑决变定量某：一A事和件B，的对全应部两个开关的状态；
条件都具备时1，－该闭事合件，才0－会断开； 发生，这样的因果关系称为 与逻逻辑辑关函系数，：简Y称，与对逻应辑灯。的状态，
串联开关电路1功－能灯表亮，0－灯灭。图1-1 (a)串联开关电路
KA
A
R KB
B
R KC
C
R
+Vcc +5V
GA & VO A
DA
3 30 Ω
GB
&
VO B
DB
3 30 Ω
GC
&
VO C
DC
3 30 Ω
简单抢答器原理图
画出电路的接线图
谢谢观赏！
A
Y
0
1
1
0
A与Y
相反
逻辑表达式：
Y＝A
符号“ — ”读作“ 非 ” 。
实现非逻辑的电路称作非门，非逻辑和非门 的逻辑符号如图1-3(b)所示。
逻辑符号中用小圆圈“ 。”表示非运算，符号 中的“1”表示缓冲。
图1-3(b) 非逻辑的逻辑符号
2. 复合逻辑运算
在数字系统中，除应用与、或、非三种基本
图1-1(b) 与逻辑的逻辑符号
若开关数量增加，则逻辑变量增加。
Y＝A ·B ·C＝ABC
ABC
Y
000
0
001
0
010
0011ຫໍສະໝຸດ 01000
101
0
110
0
111
1
A、B、C全1， Y才为1。
（2）或运算
当决定某一事件的所有 条件中，只要有一个具备， 该事件就会发生，这样的因 果关系叫做或逻辑关系 ，简
A BY 0 00 0 11 1 01 1 10
（5） 同或运算 所谓同或运算，是指两个输入变量取值相同时
输出为1，取值不相同时输出为0。
逻辑表达式： Y = A⊙B = A B + A B = A⊕B
式中符号“⊙”表示同或运算。
表1-12 同或逻辑的真值表
图1-8 同或逻辑的逻辑符号
“相同为1，相异为0”
运算。
逻辑表达式： Y＝AB+CD
图1-6 与或非逻辑的逻辑符号
（4） 异或运算 所谓异或运算，是指两个输入变量取值相同时
输出为0，取值不相同时输出为1。
逻辑表达式： Y = A⊕B = A B + A B
式中符号“⊕”表示异或运算。
表1-11 异或逻辑的真值表
图1-7 异或逻辑的逻辑符号
“相同为0，相异为1”
111
0
（2） 或非运算 “或”和“非”的复合运算称为或非运算。
逻辑表达式： Y＝A+B+C
图1-5 或非逻辑的逻辑符号
“有1必0，全0才1”
表1-10 或非逻辑的真值表
ABC
Y
000
1
001
0
010
0
011
0
100
0
101
0
110
0
111
0
（3） 与或非运算 “与”、“或”和“非”的复合运算称为与或非
的逻辑符号如图1-2(b)所示，符号“≥1”表示或 逻辑运算。
图1-2(b) 或逻辑的逻辑符号
（3）非运算
当某一条件具备了，事
情不会发生；而此条件不具
备时，事情反而发生。这种
逻辑关系称为非逻辑关系，
简称非逻辑。
图1-3 (a)开关与灯并联电路
开关与灯并联电路功能表
开关A 灯Y 断开 亮 闭合 灭
表1-8 非逻辑的真值表
表1-6 与逻辑的真值表
开关A 开关B 灯Y
A BY
断开 断开 灭
0 00
断开 闭合 闭合
闭合 断开 闭合
灭
灭 A、B全1， 亮 Y才为1。
0 1 1
1 0 1
0 0 1
逻辑表达式： Y＝A ·B＝AB
符号“·”读作“与”（或读作“逻辑乘”）； 在不致引起混淆的前提下，“·”常被省略。
实现与逻辑的电路称作与门，与逻辑和与门 的逻辑符号如图1-1(b)所示，符号“&”表示与逻 辑运算。
二者有何区 别呢？
二极管的导通电压是VD，导通电流是ID，如何确 定电路中R的阻值？
RVccVD UO L ID
K亮C设，和计同一一时个个使发3其光人他二抢人极答的管电抢D路A答、。信D3B人号、A无D、C效。B。、谁C先各按控下制开一关个，按谁键的开发关光KA二、极KB管、
+V cc + 5V
逻辑运算之外，还广泛应用与、或、非的不同组
合，最常见的复合逻辑运算有与非、或非、与或
非、异或和同或等。
表1-9 与非逻辑的真值表
（1） 与非运算
“与”和“非”的复 合运算称为与非运算。
ABC
Y
000
1
001
1
逻辑表达式： Y＝ABC
010
1
011
1
100
1
101
1
110
1
图1-4 与非“逻有辑0必的逻1，辑全符号1才0”
控制电路
显示电路
抢答信号输入电路
A、B、C 3个选手每人控制一个开关，通过开关将3人抢答 与否的状态送给控制电路。由此，请你画出抢答信号输入 电路。
问题：R的值应该如何确定？ +Vc的值可以是多少？
显示电路
与非门输
高与二此从出拉常小动电的非极时与，电拉，电平负门管有非称流电只流通1载输亮电门之，流能较时常出，流流为通很驱小（电，情a路）况高下电，平我驱们动将二负极载管接成（管灌b电电）路流低的电形平式驱。动为出时管时流门通流可较二的灌低，亮有入，常较以大极负电电二，电与称灌大驱电载流平极此流非之电，动流，0
A BY 0 01 0 10 1 00 1 11
要求：
实训项目：
设计一个3人抢答器。3人A、B、C各控制 一个开关KA、KB、KC和一个发光二极管VA、 VB、VC。谁先按下开关，谁的发光二极管亮 ，同时使其他人的抢答信号无效。 涉及的门电路要求用与非门实现。
分析： 该抢答电路分成三个部分
抢答信号输入电路
称或逻辑 。
图1-2 (a)并联开关电路
并联开关电路功能表
开关A 开关B 灯Y 断开 断开 灭 断开 闭合 亮 闭合 断开 亮 闭合 闭合 亮
表1-7 或逻辑的真值表
A BY 0 00
0 1 1 A、B有1， 1 0 1 Y就为1。
1 11
逻辑表达式： Y＝A＋B
符号“＋”读作“或”（或读作“逻辑加”）。 实现或逻辑的电路称作或门，或逻辑和或门