四路抢答器的设计
数字四路抢答器设计方案
数字四路抢答器设计方案一、设计任务设计并制作一个四路抢答器。
二、设计要求1.抢答器供4人比赛用，分别有A，B，C，D表示。
2.当按下清零开关时电路复位，这时可以进行下一轮比赛。
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，在LCD数码管上显示，且蜂呜器发出声音。
注：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、设计方案与总体设计1.本设计主要由COMS系列数字集成电路CD4511、CD4001、NE555等组成。
2.其工作原理为：接通电源后，将开关拨到”清除”状态，抢答器处于禁止状态,编号显示器不亮；将开关置于“开始”状态，抢答器开始工作。
在抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示、蜂呜发音。
当一轮抢答之后，如果再次抢答必须再次操作“清除”和“开始”状态开关抢答器才能工作。
四、单元电路设计1.开关、编码电路电路中，R1、R2、R3、R4、用于分压，当任一开关按下时，相应的输出为高电平，否则为低电平。
电路直接把每个开关对应的BCD8421码中为“1”的隔着二极管连到对应的线上（只有一个为高电平的可省略二极管）,其中二极管的作用是防止短路。
当某个开关按下时,与它相连的输出线将为高电平,其它输出线为低电平,输出既为这个开关的8421码（BCD码）。
2.编码表（1）这部分电路要求将编码电路送入8421码,译为十进制数（对应各个抢答者的编号）并驱动七段数码显示管显示出答题者的编号。
CD4511是一块BCD-十进制译码/驱动器，并带有锁存埠。
其引脚排列图如图所示：CD4511引脚排列图：(2)显示电路如下：3.控制电路（1）这部分电路的作用完成三个任务：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；二是使其它选手按键操作无效；三是防止提前按键。
（2）控制电路图按下未按下“开始”按钮前，CD4511BLANKING引脚为低电平，CD4511不工作，可防止抢答者提前按键。
四路竞赛抢答器的设计
数字电子技术综合实验——四路竞赛抢答器的设计1 设计要求与方案论证1.1设计要求利用基本逻辑门电路、组合逻辑电路和触发器，设计一个四人抢答器，要求：①每个参加者控制一个按键，用其发出抢答信号。
②主持人有一个控制按键，用于将电路复位。
③开始后，先按动按钮者将其对应的发光二极管点亮，其他3人对该电路不起作用。
1.2 设计方案论证①方案一：用一片四D触发器74LS175和四输入2或非门CD4002实现。
四D触发器输出经四输入或非门到四路抢答按键开关，加到触发器的四个输入端，同时经四输入或非门和反相器作为四D触发器的时钟信号，四D触发器清零端经上拉电阻接电源，同时经过清零控制开关到地。
电路简单成本低，稍加扩展就能达到实用化。
②方案二：用一片八线－三线优先编码器74LS148、四RS触发器74LS279和七段译码器74LS48实现数显四路（八路）抢答器，电路稍显复杂，但功能较完善。
方案二电路比较完善，但成本较高，而本课题要求四路抢答，方案一电路简单成本低，性价比高，能够满足课题要求，故采用方案一设计。
2 抢答电路原理2.1 抢答电路框图控制电路由D触发器构成，完成基本的抢答功能。
主持人控制清零复位按钮，当有选手按动抢答键，对应的指示灯点亮，指示对应选手的编号，同时逻辑电路封锁其他按键抢答输入电路，禁止其他选手抢答。
2.2 四路抢答器电路设计四路抢答器在Multisim9.0环境下设计并仿真，设计电路如图1所示。
电路由4D触发器74LS175、4输入或非门CD4002、6反相器74LS04、4个抢答按键、1个清零复位按键和4个发光二极管组成。
抢答开始前，主持人按动“E”键清零复位，作好抢答准备，抢答队员开始抢答。
若“A”键按下，对应的指示灯LED1点亮，此时，若“B”键或“C”键或“D”键按下，均不改变显示状态，维持LED1灯亮，A队回答完问题后，开始下一题抢答前，主持人必须按动“E”键清零。
图1 四路抢答器电路图3 单元电路设计及元器件选择3.1 单元电路设计（1）控制单元控制单元由D触发器构成，接通电源时，输入状态为零，无输出指示，但由于触发器在电源接通瞬间，输出状态有不确定因素（由于本设计无开机复位电路），所以，在抢答前，主持人必须按一下“E”键清零，作好抢答前的准备。
四路抢答器电路设计(1)
四路抢答器电路设计(1)
四路抢答器电路设计是一种常见的电子控制应用，它可以实现抢答器功能，从而帮助
人们更有效地进行学习和比赛等活动。
但是，要想实现有效的四路抢答器电路设计，就必
须遵循一定的设计原则及技巧。
一般来说，四路抢答器电路的设计主要分为四个步骤：（1）定义抢答器的功能需求，根据这些需求来制定合理的抢答方案；（2）确定抢答器的实施方式，确定系统的总体框架；（3）选择和安装负责实现抢答功能的芯片，制定电路图；（4）编写仪器代码，检查
电路和程序，使抢答系统能够正常运行。
在确定抢答方案时，应考虑抢答器的抢答题目数量、抢答按键数量、流水灯指示方式、显示的抢答结果等，以确定抢答器的功能性及实用性。
在选用和安装芯片时，一般采用控制器芯片、外部存储器、输入输出处理器等，以及
与之相配套的显示器、键盘等外部电子器件，组成抢答器电路。
编写仪器代码是抢答器电路设计中一个重要环节，一般采用经典的工控专用语言和上
位机软件对芯片进行编程，从而实现程序控制并连接外围电子元件，使抢答器正常工作。
在检查电路和程序时，应反复测试电路与芯片的功能及性能，测试抢答按键的动作时
间及响应时间，及时调节抢答系统的参数，确保抢答系统的准确，可靠性和可用性。
以上是四路抢答器电路设计的基本流程，要想实现有效的四路抢答器电路设计，就必
须正确地理解、熟悉各种技巧，并在此基础上做出有效的设计。
只有在这样的前提下，才
能得到功能强大、操作简单、稳定性高的四路抢答器电路设计。
四路抢答器设计 数电实验
设计性实验报告实验名称：四路抢答器的设计姓名：黄忠良辽宁科技大学班级：电子08.1学号：120083102071同组者姓名： XXX XXX实验目的：1.熟悉组合逻辑电路的设计2.掌握数字电子电路的设计、调研方法设计要求：设计一个4人抢答逻辑电路。
具体要求如下：（1）、每个参赛者控制一个按钮，用按动按钮发出抢答信号。
（2）、竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位。
（3）、竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二极管点亮，此后其他3 人再按动按钮对电路不起作用。
设计方案： （满足设计要求的思路或框图）构思抢答器需要达到的功能并结合自身的能力，列出了如图1所示的总体框架图。
图1 总体框架设计电路：（根据设计方案完成的具体电路）抢答 按钮 JK 触发器 LED 显示结果主持人控制开关 综合处理 控制 电路设计原理：（讲解设计电路原理）按照实验要求，抢答器电路需要满足完两个功能：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LED显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。
具体的电路组成如上图所示。
具体工作过程如下：开关S置于“清除”端（置0）时，JK触发器的R端均为0，4个触发器输出置0，使四个选手LED灯都不亮。
开关S置于“开始”端（置1）时，抢答器处于等待工作状态。
如图，J1=J2=J3=J4=1处于高电平；K1=K2=K3=K4=0处于低电平。
在没有脉冲来时，Q1=Q2=Q3=Q4=0, Q1反=Q2反=Q3反=Q4反=1，因此经过一个4输入与门后，应该为高电平。
这样，当有选手将键按下时（如按下S1），则S1为高电平，与4输入与非门的结果相与非的结果是0，结果输入到第1个JK触发器作为脉冲（下降沿触发），则第1个JK触发器输出Q=1，LED灯1亮，表示1选手抢答有效。
同时，Q1反=0，这样4输入与门的输出应为0，即低电平，当选手1以外的其他选手抢答的时候（比如S2抢答），S1=1与0与非的结果是1，即高电平，不能触发第2个触发器，故同理，其他触发器也都处于禁止状态，即封锁了其他按键的输入，不会出其他人二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。
4路抢答器课程设计报告
4路抢答器课程设计报告课程设计报告：4路抢答器一、设计背景和目标抢答器是一种常见的教学装置，用于增强学生参与课堂互动和竞争的积极性。
为了提高现有抢答器的性能和功能，本次设计决定设计一款4路抢答器，以满足现代教育教学的需求。
本设计旨在通过增加抢答器的路数，提高课堂互动和竞争的效果，促进学生参与讨论和思考，培养学生的团队合作和竞争精神。
二、需求分析1.提高路数：既有的抢答器系统只能支持单一路数，不利于多个学生同时参与抢答活动，因此设计4路抢答器，以支持更多学生参与抢答。
2.精准识别：抢答器需要准确识别学生按下按钮的时间顺序，并显示该学生抢答的排名，以减少争议和纠纷。
3.考虑后续扩展：设计的抢答器具备一定的可扩展性，以满足未来可能增加的路数需求。
4.易于使用：抢答器的使用应简单方便，对教师和学生来说操作简单、直观。
三、系统设计1.硬件部分：抢答器由中控主机和多个答题器组成。
中控主机负责控制答题器的启动、暂停和排名显示，答题器则用于学生参与抢答。
中控主机需要具备多路输入和输出接口，以支持多个答题器的同时工作。
2.软件部分：中控主机需要具备按键扫描、计时、显示学生抢答排名等功能。
答题器则需要具备按键输入和与中控主机的通信功能。
四、应用场景本款4路抢答器适用于中小学课堂教学。
教师可以通过抢答器让学生在课堂上积极回答问题，增强学生对知识点的理解和记忆。
在团队竞赛中，抢答器也可以作为评分工具，用于记录团队的答题水平。
五、教学效果和可操作性评价1.教学效果：抢答器可以增强学生的参与度和互动性，培养学生的团队合作和竞争精神，促进学生思考和讨论，提高教学效果。
2.可操作性评价：抢答器的设计考虑到了简单方便的操作，教师和学生只需按下按钮即可完成相应操作，无需复杂的设置和操作过程，易于上手和使用。
六、结论本次设计的4路抢答器满足了现代教育教学的需求，提高了学生参与度和互动性。
通过抢答竞赛，可以培养学生的竞争意识和思考能力。
四路数字抢答器课程设计
四路数字抢答器课程设计四路数字抢答器是一种在教学活动中广泛使用的设备，它不仅可以增加课堂的趣味性，还能提高学生的参与度和思考能力。
本文将详细介绍四路数字抢答器的设计原理、功能特点以及在教学中的应用。
四路数字抢答器是由四个独立的按钮组成，每个按钮上的数字代表一个选项或答案。
在教学中，老师可以设定问题或选择题，并通过按下相应的按钮来抢答。
系统会根据按钮的先后顺序确定回答问题的学生，并显示正确答案或给出相应的提示，以便进行评价和讲解。
四路数字抢答器的设计原理是基于无线通信技术。
设备通过无线信号与接收器进行信息传输，实现快速、准确的答题抢答功能。
同时，它还具备多个功能键，如开始、结束、重置等，在教学中提供了更多的操作便利。
四路数字抢答器具有多种功能特点，首先是全自动抢答，无需手动记录答题顺序，减少出错率。
其次，它支持多人同时抢答，可以满足大班级或团队竞赛的需求。
此外，抢答器还可以通过显示屏实时显示抢答结果，让学生们能够清晰地了解自己的答题情况。
在教学中，四路数字抢答器具有广泛的应用价值。
首先，它可以用于课堂互动环节，激发学生的学习兴趣和积极性。
教师可以设计各类问题，如知识点回顾、思考题、快速测验等，引导学生积极思考并主动参与。
其次，抢答器可以用于小组竞赛，增加学生之间的协作和竞争，培养他们的团队合作精神。
最后，它还可以用于考试复习，通过模拟考试环节，测试学生对知识点掌握的程度，发现并弥补薄弱环节。
总之，四路数字抢答器作为一种先进的教学辅助工具，不仅可以提高教学效果，还能增加课堂的趣味性。
教师在应用抢答器时，需要根据不同的教学目的和教学内容，灵活运用，借助抢答器的功能特点，提高教学质量，激发学生的学习兴趣和积极性。
同时，抢答器也需要与其他教学手段相结合，形成多样化的教学模式，使教育教学更加丰富多彩。
单片机的四路电子抢答器设计
单片机的四路电子抢答器设计设计四路电子抢答器可以用单片机来实现。
抢答器通常包括主控板、显示屏、按键模块、信号输入模块和声音模块，下面我将详细介绍设计过程。
一、系统硬件设计部分：1.主控板：使用单片机作为主控处理器，常见的有51系列、AVR系列和STM32系列等。
根据所选单片机的引脚分配情况，设计电路板布线。
2.显示屏：使用液晶显示屏来显示题目和选手答案情况。
选择适合的液晶显示屏，并连接到主控板上。
3.按键模块：设置每个选手的抢答按键，可以使用带有独立按键的矩阵键盘模块，也可以使用独立的按键和扩展IO口。
4.信号输入模块：接收抢答信号，可以使用红外接收器模块，当选手按下抢答键时发射红外信号，由红外接收器模块接收。
也可以选择其他合适的接收方式。
5.声音模块：用于提醒和提示答题情况，可以使用蜂鸣器模块，通过主控板控制发声。
二、系统软件设计部分：1.初始化：在主控板上编写程序，进行硬件初始化，包括液晶屏初始化、按键模块初始化、红外接收模块初始化等操作。
2.题目显示：通过液晶显示屏展示当前抢答题目。
3.抢答检测：主控板通过循环扫描检测按键状态，当检测到一些按键按下时，记录该选手抢答，并停止其他选手的抢答。
4.抢答结果显示：通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。
5.声音提示：根据抢答结果，通过蜂鸣器模块进行声音提示，例如正确答案和错误答案的不同提示音。
6.重复抢答：在抢答过程中，如果有选手重复抢答，可以通过程序进行判断并作相应的提示。
7.复位操作：可以设置一个复位按钮，用于清除抢答结果和重新开始抢答。
三、系统工作流程：1.开机初始化：主控板上电初始化，配置各个模块，显示“待机”状态。
2.显示题目：主控板从题库中读取题目内容，并通过液晶显示屏展示给选手。
3.抢答：选手按下抢答按钮，主控板检测到按键状态变化并记录抢答情况。
4.显示抢答结果：主控板通过液晶显示屏显示抢答结果，标识各个选手的抢答顺序。
四路抢答器(详图)
目录一、实验目的 (3)二、设计要求与内容 (3)三、设计原理3.1总体设计方案 (3)3.1.1设计思路 (3)3.1.2总电路框图 (3)3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答器 (3)3.2.2计时器 (5)四、电路仿真4.1倒计时电路 (6)4.2抢答器 (6)五、实验结果与析 (7)六、主要元器件 (8)七、实习总结 (9)四路数字抢答器一、实验目的结合我们所学的有关电子线路课程，综合实现四路抢答器的设计。
二、设计要求与内容（1）要求实现ABCD四路抢答器的设计，每一组都具有独立的抢答按键，要求某路抢答后，其他三路抢答无效；（2）某路抢答信号到达后，指示该路已抢答的独立灯发光，发出提示音，并用数码管显示抢答的组号（以ABCD表示）；（3）裁判桌上的公共通道号显示（以ABCD表示）；（4）抢答时间的定时与报警，具体实现可自拟。
扩展内容：①记录某路的抢答次数或抢到得次数；②记录某路的分数；③路数的扩展。
三、设计原理及过程3.1总体设计方案3.1.1设计思路①要准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存，实现这一功能可选择使用触发器或锁存器等。
得到第一信号后其他组的抢答信号无效，并且第一信号在主持人发出抢答命令后才有效。
②第一信号发出后，用编码、译码及数码显示电路显示抢答者的组别，发光二极管亮。
③主持人按下抢答按钮后，开始30秒倒计时，在此时间内抢答有效，若30秒内无人抢答，主持人清零后开始新一轮抢答。
3.1.2总电路框图3.2各模块设计方案及原理3.2.1抢答电路抢答电路实现选手抢答并锁存，同时发光二极管发光，数码显示。
使用优先编码器74LS148和锁存器74LS279来完成。
该电路主要完成两个功能：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（采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键无效。
工作过程：开关S 处于清除端时，RS 触发器R 、S 端均为0，使译码器74LS48的优先编码工作标志端位0，处于工作状态。
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江汉大学物理与信息工程学院
课程设计报告
课题名称：四路抢答器的设计
(英文) : The Design of Four- routes Priority-answer Set
专业：电子信息工程（光电信息工程）
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
2008年9 月26 日
四路抢答器的设计
一、设计任务及要求
1、设计一个四路抢答器（有线控制）用通用板实现，当四组参赛者之一抢先按下开关时，抢答器能准确的判断出是哪一组抢答成功，指示灯显示抢答组别，扬声器发出声音。
2、抢答器具备鉴别第一个信号和锁存能，在主持人复位开始抢答后，将第一个抢答信号锁存，阻止其他信号输入，复位后开始新一轮抢答。
二、设计框图及整机概述
整机设计框图如图1所示（Windows画图工具），参赛者按钮是四路单刀双掷开关，选择前接低电平；主电路由4个D触发器组成，D脚接开关，Q脚接输出；由TTL与非门形成特定电平控制边沿触发器的CP，使触发器暂时封锁；抢答成功通过发光二极管显示，同时蜂鸣器发出声音提示。
设计抢答器的关键是主电路和CP脉冲产生电路的方案确定，将在下面详细说明。
图1 四路抢答器设计框图
三、单元电路的设计方案及原理说明 1、主电路的设计方案
方案一:可以由编码器构成抢答部分，编码器有优先选择的特点，也可以达到抢答的效果，但它有不准确的缺点，如果两人同时抢答的话，那么，那么优先级比较高的选项会抢得机会。
而且编码后的结果为二进制编码，需经过一译码器才能显示，电路的可用性不高。
方案二:用边沿触发器实现抢答部分，可以由是否产生脉冲来封锁触发器。
当有人按下抢答按键时(即Di=“1”)，n i Q 和n
i Q 有改变，n i Q 的状态与i D 的
输入直接相关，再与脉冲经过若干与非门后，便可封锁后来的按键。
而且它比方案一更准确（能最大可能的区分抢答先后），而且可以直接由n i Q 与外部显示相连，这种方案既方便又准确，而且电路比较简单易于实现。
比较两套方案后，选择方案二。
电路原理图如图2所示（protel99 SE ）。
图2 主电路原理图
2、脉冲产生电路的设计方案
方案一:由与非门实现脉冲振荡，这种电路的频率范围由RC 的变化确定，这种电路虽然简单，但起振频率范围有限，电路只会在一定的范围内产生振荡。
方案二:由555定时器和外接元件R1、R2、C 构成多谐振荡器，电路只有两
个暂稳态，不需外加触发信号，仅利用电源通过R1、R2、C 在3V CC 和32V CC
之间
充放电即可。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，且555定时器所产生的方波振荡频率精度高，工作输出能力强。
该电路产生的脉冲不但频率范围宽电路集成度高、简洁而稳定。
该电路的频率计算公式为：C *）R 0.7（R 1
f 21+=。
经比较，我们采用方案二，且取R1=R2=5.1K Ω，C=103=0.01uF,f=9.3KHz 。
电路原理图如图3所示（protel99 SE ）。
图2 脉冲产生电路原理图
3、整机原理说明
整机原理图如图4所示（protel99 SE ）。
选手通过S1、S2、S3、S4来抢答，而主持人则通过K1控制抢答时机，K1接到高电平允许抢答，按下时为低电平则“清零”，抢答无效。
当主持人宣布开始抢答之前， Q1、Q2、Q3、Q4 均输出为“0”， 1Q 、 2Q 、 3Q 、 4Q 的输出均为“1”，因此在第二个74LS00的输出端输出的为与555脉冲发生器频率相同，相位相反的脉冲，由于此电平的频率很高，所以可在CP 端形成高电平。
当K1按下位低电平时，由74LS74的真值表可知当任意一人先按下时（若是S1）则对应的Q1端为高电平，1Q 端则为低电平，这样在74LS20端输出为高电平，使喇叭发出声音。
第一个二端与非门处的输出端位低电平，因此第二个二端与非门处的输出端总是输出为高电平，因不会出现变化的上升沿或下降沿的脉冲，所以无论以后输入什么都不会影响输出，从而达到封锁的目的。
直到主持人再次将K1按下“清零”,重新抢答为止。
图4 整机原理图
四、总结
1、制作
按照原理，每个单刀双掷开关需控制一个二极管，故开关应与二极管的顺序一一对应，以便能方便地观察电路功能实现情况，为了操作方便开关均焊在靠近边沿位置，参看原理图，各个芯片应摆在合适位置，多借助同电位点，放置元件时注意将整个版面布满，而且要巧妙利用上下两排公共的线作为+5V和地。
开始焊接时，尽量使电路看起来简单，减少导线的使用以减小干扰。
注意多处电源以及地的焊接，避免飞线和虚焊。
2、调试
按照原理图检查一遍电路后，接上+5V直流稳压电源，首先使4个开关均接低电平。
接通电源以后，按下复位开关后，二极管全部熄灭。
将任意一个单刀双掷开关接高电平后，有且仅有其对应的二极管发光，断开接通的开关，二极管不熄灭；再接通其它单刀双掷开关，对应的二极管均不发光，即输入的信号被锁存。
断开所有单刀双掷开关，重新按下复位键，二极管熄灭，重复上述操作得到相同的结果。
对照电路功能，各现象均正常。
断开电源后再接通，重复上述过程，现象均相同，说明电路稳定，调试成功。
3、体会
在本次课程设计中，我做得比较顺利。
在调试过程中，首先可以初步通过现象判断问题所在，依照原理解决这类问题；其次，如果有一定难度，应该将电路分成一个一个的模块，分开来检查问题所在。
我学到的最重要的一点是，在电路焊接中，一定要将各个单元电路独立焊接，便于后期的调试，尤其是在做一个系统的制作中。
参考文献：
[1] 胡小波. 数字电子技术实验指导书. 自编，2005.
[2] 罗杰，谢自美. 电子线路设计·实验·测试. 4版. 北京: 电子工业出版社，2008
[3] 余孟尝. 数字电子技术基础简明教程. 3版. 北京: 高等教育出版社，2006
附录:
1、元器件清单
2、使用仪器设备。