数电大作业——数字抢答器
数字抢答器的设计(数电课程设计)
数字电路课程设计一、设计任务和要求：1. 抢答器同时供4名选手抢答，抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间为10秒。
当主持人启动"开始"键后，定时器进行计时（0~9）。
2. 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。
3. 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,绿灯亮，并保持到主持人将系统清除为止。
4. 在“抢答开始”命令发出后，超出规定时间无人抢答，定时显示器上显示9,显示抢答人组号的数码管此时显示无用字符，且红灯亮。
5．在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者序号:红灯亮。
二、总体方案选择：工作原理如框图所示：接通电源后，主持人开关开始时接地处于禁止状态，编号显示器显示0，定时器显示时间（0）；此时,若有人抢答, 为违规抢答,LED显示器显示其编号,并红灯警告.定时器显示不变;主持人将开关置“开始"端，宣布"开始"，抢答器工作，同时定时器计时,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。
若在10秒内无人抢答，10秒到后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效，且红灯亮。
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。
数字抢答器框图：抢答按钮优先编码锁存器译码电路译码显示电路主持人控控制电路制开关秒脉冲产生定时电路译码电路显示电路三,单元电路设计所用器材芯片数量芯片数量555一片74LS161一片74LS75一片74LS32一片74LS48两片74LS20 一片74L04 一片七段显示管两个74L08一片发光二极管2个74L000 一个电阻6个电容:0.01uf 4.7uf 各一个面包板一块该电路完成两个功能：一是分辨出抢答的先后，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。
数字电路逻辑设计数字竞赛抢答器
数字电路逻辑设计数字竞赛抢答器数字电路逻辑设计数字竞赛抢答器是一种运用数字电路逻辑设计技术进行设计的一种设备，主要用于数字竞赛中抢答题目的工具。
抢答器是一种用于计分和判断答题先后顺序的设备，它可以快速而准确地确定哪一个选手先按下按钮进行抢答。
抢答器通常由两部分组成，即抢答按钮和显示屏。
当主持人提出问题后，选手可以按下按钮进行抢答，抢答器会通过显示屏显示哪一名选手先抢答成功。
在数字电路逻辑设计中，设计一个抢答器可以极大地增加抢答的公平性、效率和可靠性。
在数字电路逻辑设计过程中，首先需要确定需要使用的器件和电路图。
常用的器件包括电容、电阻、晶体管、门电路、计数器等。
通过组合不同的器件设计出适合抢答器的电路图，并进行仿真分析和实验验证。
在电路图设计的基础上，需要使用电路板进行布线和焊接，完成抢答器的硬件组装。
在抢答器的控制程序设计过程中，需要考虑到抢答器的各个功能模块及其之间的协作关系。
主要包括抢答计时器、选手编号显示及判断是否超时等功能。
程序控制的逻辑过程如下：首先，通过按下抢答按钮，触发抢答计时器开始计时；根据选手编号，显示选手编号；如果抢答成功，则通过闪烁信号或音乐提示方式告知主持人和其他选手，并计时结束；如果抢答超时，则根据超时者，显示超时选手的编号。
数字电路逻辑设计数字竞赛抢答器的性能稳定、操作简便、响应迅速、显示判断准确性高，非常适合用于各类比赛和考试中，如家庭智力大赛，校内校外比赛等。
随着数字电路逻辑设计技术的不断发展，抢答器将会更加多样化和精细化，为各类比赛活动提供更加智能、高效、创新的竞赛体验。
数字电子抢答器实训报告
一、实训目的1. 理解数字电子抢答器的设计原理和基本组成；2. 掌握数字电路的基本设计方法和调试技巧；3. 培养实际动手能力和团队协作精神；4. 提高数字电子技术在实际应用中的实践能力。
二、实训内容1. 数字电子抢答器的设计与制作；2. 抢答器电路原理分析；3. 抢答器功能测试与调试；4. 抢答器在实际应用中的注意事项。
三、实训过程1. 设计与制作（1）设计思路本实训采用八路数字抢答器作为设计对象，其基本原理是利用数字电路中的触发器、编码器、译码器等元件，实现对多个抢答开关的优先级判断和锁存。
（2）电路设计抢答器电路主要由以下几个部分组成：① 抢答开关：每组参赛者一个，用于触发抢答信号；② 触发器：用于存储抢答信号，实现优先级判断；③ 编码器：将抢答信号转换为数字信号；④ 译码器：将数字信号转换为指示灯信号；⑤ 显示电路：显示抢答成功组别；⑥ 复位电路：用于清除所有抢答信号。
（3）元器件选择根据设计要求，选择合适的元器件，如74LS00、74LS20、74LS138等。
2. 抢答器电路原理分析（1）抢答开关：抢答开关一般采用机械式或电容式，当按下抢答按钮时，开关导通，触发抢答信号。
（2）触发器：触发器是抢答器中的核心元件，用于存储抢答信号。
本实训采用74LS20四2输入与非门作为触发器，当抢答信号输入时，触发器输出高电平，实现优先级判断。
（3）编码器：编码器将抢答信号转换为数字信号。
本实训采用74LS138三2-4线译码器作为编码器，将抢答信号转换为4位二进制代码。
（4）译码器：译码器将数字信号转换为指示灯信号。
本实训采用74LS138三2-4线译码器作为译码器，将编码器输出的4位二进制代码转换为4位指示灯信号。
（5）显示电路：显示电路用于显示抢答成功组别。
本实训采用LED灯作为显示电路，当抢答成功时，LED灯亮起。
（6）复位电路：复位电路用于清除所有抢答信号。
本实训采用74LS00四2输入与非门作为复位电路，当按下复位按钮时，复位电路输出低电平，清除所有抢答信号。
数字抢答器
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：张三（23）专业名称：电子信息工程班级：电子1003实习时间：2012年12月10日——2012年12月21日数字式抢答器一．数字式抢答器功能概述在举办各种智力竞赛活动中，常常需要确定随是第一个抢答的人。
数字式抢答器利用电子器件可以准确的解决这一问题。
数字式抢答器允许抢答者在规定的时间范围内进行抢答，可以用数字显示抢先者的序号，并配有相应的灯光指示和声报警功能；对犯规抢答者（指在抢答开始命令下达前抢答者），除用声、光报警外，还应显示出犯规者的序号；若规定抢答时间已过，要告示任何输入的抢答信号均无效，除非重新下达抢答命令。
二．任务和要求（1）要求控制四人抢答，允许抢答时间为10秒。
（2）输入抢答信号是在“抢答开始”命令后的规定时间内，显示抢答者的序号，绿灯亮。
在“抢答开始”命令前抢答者，显示违规抢答者的序号；红灯亮。
（3）抢答器具有锁存与显示功能。
即选手抢答后，锁存相应的序号，并在数码管上显示。
选手抢答实行优先锁存，谁先抢答数码管就显示谁的序号，此后抢答者均为无效抢答，不显示其序号。
（4）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。
如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，定时显示器上显示无效字符。
三、实验器材：设备名称数量(个) 设备名称数量(个) 74LS75 1 74LS161 174LS48 2 74LS04 174LS32 1 555 174LS08 1 74LS00 274LS148 1 电阻4个100 Ω1个150KΩ1个4.7KΩ数码管 2 发光二极管绿色1个，红色1个电容 4.7uf /0.1uf各1个导线若干钳子 1 面包板 1万用表 1 工具刀 1四、设计思路：抢答器系统主要设计模块有秒脉冲电路模块，一般由多谐振荡器及分频器组成，多谐振荡器可由555定时器及相关的电容、电阻组成。
抢答器(数电)
数字电路课程设计姓名：学号：班级：指导老师：日期：目录一、设计题目 (3)二、设计任务 (3)1、选题意义 (3)2、设计目标 (3)3、设计要求 (3)三、程序设计与实现 (3)1、程序结构 (4)2、抢答电路的设计 (4)3、倒计时电路的设计 (6)4、声响电路的设计 (8)5、总电路的设计 (8)四、仿真电路图 (10)五、设计难点与解决方法 (11)六、设计不足之处 (11)七、收获与体会 (11)八、元件清单 (12)一、设计题目智力竞赛抢答器二、设计任务1、选题意义当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，那么也就必然离不开抢答器。
本抢答器通过十分巧妙的设计仅用数字芯片便实现了数显抢答的功能，与其他抢答器电路相比较有分辨时间极短、结构清晰、成本低、制作方便等优点。
本抢答器采用了数字显示器直接指示剩余时间，自动锁存显示结果的设计思想，因而本抢答器具有显示直观，不需要人干预的特点，而且在显示时抢答器会发出声响使效果更为生动。
2、设计目标五路抢答器要具有主持人控制的功能，同时在抢答控制中将五个抢答输入端与D触发器的输入端相接，在高电平时钟信号的触发下实现最先抢答者优先通过，并在有人抢答后立刻屏蔽时钟信号，是较晚的时钟信号无效。
此时，喇叭鸣响2秒，表示有人抢答成功。
同时，倒计时电路启动，开始进行10秒回答倒计时，倒计时结束启动鸣响电路，使喇叭鸣响2秒，提示回答超时。
在回答过程中，一旦抢答者回答完毕主持人可以按动按键是倒计时结束，同时取消喇叭鸣响。
另外，主持人还具有在任意时间停止抢答的功能。
3、设计要求①五人参赛每人一个按钮，主持人一个按钮，按下就开始；②每人一个发光二极管，抢中者灯亮；③有人抢答时，喇叭响；④答题时限为10秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间，0、9、8…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出两秒声响。
三、程序设计与实现1、程序结构根据系统功能要求，须设计有抢答电路、译码显示电路、主持人控制电路、定时电路、响铃电路，各个电路都有其自己的功能。
数字式竞赛抢答器数电课程设计
摘要数字式竞赛抢答器是有抢答、提前抢答警报、倒计时、数码管显示等组成。
抢答的部分需要的时序频率高，整个系统需要一个时序提供，中间需要很多的逻辑门电路，还需要555定时器提供时序。
根据抢答器的功能，分成几部分进行模块化设计，更加容易调试和设计。
有抢答模块、时序模块、显示模块、倒计时模块。
在抢答的模块需要考虑竞争关系，还要有锁存抢答的组别，555定时器模块要搭配好电阻和电容，因为他们的比值决定了周期。
在设计电路时，首先是软件模拟mutisim并在软件上进行优化，以达到线路交叉最少，最后买零器件进行焊接工作，焊接完成后进行试验测试和修改。
这个抢答器还可以扩展其他高级功能。
目录●分析问题 (3)●查阅资料 (4)●模块设计 (9)●组合优化 (12)●软件模拟 (12)●器件选择 (13)●电路焊接 (13)●实验调试 (15)●实验总结 (16)分析问题：我们共同协商最终选择了抢答器方案。
根据抢答器的要求：1）设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答时使用且电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。
2）在主持人将系统复位并发出抢答指令后，用数码管显示倒计时和第一抢答组别且该组别对应指示灯亮，同时电路的自锁功能使别的抢答开关不起作用。
3）对提前抢答和超时作答的组别鸣喇叭示警，并由组别电路显示出犯规组别。
扩展要求：设置对应的计分（含加分与扣分）电路。
首先是要有抢答功能，这里用非锁死的按键进行抢答，还涉及到了优先编码器，抢答之后要把抢到的组号锁存，这就用到了锁存器，然后通过led灯显示抢答到的组。
回答问题需要倒计时，用计数器设计倒计时，然后通过数码管显示。
这里需要时钟信号，选用555定时器产生方波信号为整个系统提供时序。
用蜂鸣器提示提前抢答和超时发言，并用数码管显示组别。
中间还需要大量的逻辑的运算，这里就一一的罗列，因为比较繁琐。
这就是大致的方案，接下来就是查资料，实现每个模块。
查阅资料查相关的芯片资料，方便后面的设计：74148：首先是在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上编码信号。
数字式竞赛抢答器数电课程设计报告
数字式竞赛抢答器数电课程设计报告数电课程设计报告题目：数字式竞赛抢答器学院：专业班级：姓名：学号指导老师：年5 月 20日1、设计题目数字式竞赛抢答器2、设计要求1）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。
2）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1，2，3，4。
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，抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其它选手抢答。
4）抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。
当主持人按下开始按钮后，定时器开始显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响持续1秒。
参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
5）如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。
系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
3、设计方案3.1 各功能方案选择抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。
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LED数码管把选手的编码显示出来，而且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。
而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。
抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。
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。
数字逻辑电路课程设计——抢答器
西安邮电学院数字电路课程设计报告书——数字抢答器学院名称：电子工程学院学生姓名：专业名称：班级：实习时间：数字电路课程设计------------数字抢答器一、课程设计题目数字式抢答器二、设计任务和要求1．抢答器同时可供4路参赛选手同时抢答，分别用4个按钮S0~S3来控制。
2. 设置一个主持人开关，用来控制抢答的开始和结束。
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。
4. 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间为10秒。
当主持人启动"开始"键后，定时器采用倒计时计数到0。
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，绿灯亮，数码管上显示选手的编号和剩余抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。
6. 如果定时时间已到（计数至0），有人抢答，则为超时抢答。
红灯亮，并在数码管管上显示该抢答选手。
7.如果主持人未启动“开始”键，有人抢答，为提前抢答。
显示其号码，此时红灯亮提示。
三、数字抢答器总体方案1. 接通电源后，主持人将开关拨到"高电平"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器显示为0,定时器显示为0。
此时, 若有人抢答, 为违规抢答数码管显示其编号,并红灯警告.定时器显示不变。
2.主持人将开关置于”开始”状态，宣布"开始"抢答，抢答器工作, 定时器倒计时, 选手在定时时间内抢答时，抢答器完成, 编号锁存, 编号显示, 绿灯亮表示抢答有效。
3.若在10秒内无人抢答，10秒后抢答器自动锁定，计数器停止计数，抢答无效。
如果再次抢答必须由主持人再次操作"开始"状态开关。
四、单元电路设计1.抢答器电路的设计 (即完成锁存和显示功能)（1）抢答, 锁存电路:在这一部分，最主要的是锁存电路，锁存电路主要由74LS75来实现,当74LS75的4，13号管角的信号为使能端，当为“0”时，它将保持原来的状态：74LS75的管脚图和真值表：7475功能表D0Q0D1Q3Vcc有一组队员按下开关后，Q1，Q2，Q3，Q4中有一个信号为0，则它们四个通过与门后的信号为0，接入E12和E34,7475实现锁存功能，保持状态不变。
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图
1 数字抢答器框图
数字抢答器的设计 1 设计目的
（1）熟悉集成电路的引脚安排。
（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。
2 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。
（4）设计时序控制电路。
3 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。
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S 5），74LS148的输出,010012=Y Y Y ,0=EX Y 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,1=EX Y 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。
（74 LS148为8线—3线优先编码器，表2.1为其真值表，图2.3为逻辑图。
）
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 3 可预置时间的定时电路
（74LS48为4线一七段译码器/驱动器，下图为其值表和逻辑图）
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/[（R
I ＋2R
2
）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。
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G
1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G
2
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CP
D
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G
2
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 G
3
反相， A＝0，封锁 CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G
2
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G
1
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。
74LS121芯片是一种常用的非很重触发单稳态触发器，下面管脚图如图 3.5所示。
图 4 报警电路
图 5 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
1.数字电路实验箱或 EDA 软件MAX PLUSⅡ
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。
6 总结
这次的设计，让我受益匪浅。
我对数字电路设计中的逻辑关系等有了一定的认识，对以前学的数字电路又有了一定的认识，重温了以前学的知识，就像人们常说的温故而知新，在设计的过程中，遇到了很多问题，有一些知识已经不太清楚了，但是通过查找一些资料又重新温习了一下数点部分的内容。
通过这次的设计，我也发现了自己很多的不足。
在设计过程中发现自己考虑的问题很不全面，自己的专业知识掌握的不是很牢固，我希望自己的这些不足能在以后的工作和学习中得到改善。
而且，通过这次设计，
我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出很好的榜样，我将会在我以后的生活中继续学习。