4人抢答器设计

抢答器设计电路

目录

1设计介绍 (3)

1.1 设计任务 (3)

1.2 设计要求 (3)

2系统方案的选择及系统方框图 (3)

2.1 系统方案的选择 (3)

2.2 系统方框图 (4)

3电路具体设计 (5)

3．1 555定时器构成的多谐振荡器 (5)

3．2 D触发器抢答部分电路 (6)

3．3 抢答组别显示功能 (6)

3．4 总体设计电路 (7)

4 系统单元电路测试 (7)

4．1 测试555定时器电路 (7)

4．2 D触发器抢答部分电路 (8)

4．3 抢答组别显示功能 (9)

4．4 其他单元电路的测试 (10)

5设计体会 (13)

附录 1 元器件清单 (14)

1设计介绍

1.1 设计任务

设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器。

1.2 设计要求

①提供四个抢答按钮，供抢答者使用；

②电路具有第一抢答信号的鉴别功能，即在主持人将系统复位并发出抢答指令后，若有参赛者按抢答开关，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别；

③电路具有锁存功能，当第一个抢答信号发出后，其它抢答按钮开关无法再发出抢答信号；

④电路具有抢答问题的时间控制功能，即要求抢答操作的时间<10s （显示0-9），时间显示采用倒计时方式，在规定时间内若有人抢答，则停止计时。

2系统方案的选择及系统方框图

2.1 系统方案的选择

方案一、采用74LS175构成四路抢答器，555定时器接成多谐振荡电路，提供脉冲信号，74LS148与 74LS48译码器接到七段显示数码管显示出选手编号，74LS192设计成倒计时与计分部分电路。

方案二、用组合逻辑器件CD4511 构成四路抢答器。CD4511 实现优先抢答的锁存、编号进直接把锁存器的输出转化8421BCD码，数码管显示先抢答者的编号，同时四路抢答器发出响声；主持人通过“复

位”按钮清除数码管的显示和停止响声。

结论：通过比较可以得，方案一更可行，相对来说，74系列芯片在Protues仿真软件中能够找到，且现实中比较容易购买。芯片组上集成的功能高，用较少元器件的数目就能实现抢答器的各项功能。此外，74系列芯片用的比较普及，数字电路课上详细介绍74LS系列芯片，因此运用起来比较熟悉。

2.2 系统方框图

如图(1)所示为抢答器电路总体方框图。其工作流程为：接通电源后，主持人将开关拨到“复位”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯；主持人将开关置“开始”状态，抢答器开始工作，等待选手抢答，采用优先判断、编号锁存、编号显示、扬声器提示；当某台参赛者按下抢答开关时，由数码管显示该台编号并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入信号。则主持人宣布该选手抢答成功，同时启动定时器，让选手在规定时间内作答，时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响提示；如果再次抢答必须由主持人再次操作"复位"和"开始"状态开关。

3电路具体设计

3．1 555定时器构成的多谐振荡器

本系统电路需要产生脉冲信号，用于提供抢答器电路、倒计时电路及报警电路工作的控制脉冲。本次设计采用555定时器接成多谐振荡电路，根据电路的振荡周期公式：T=(R1+R2)CIn2，可计算出电路产生的频率。电路如下图(2)所示：

图（2）

3．2 D触发器抢答部分电路

3．3 抢答组别显示功能

编号显示工作过程：当有选手按下了开关时，选手的编号可以被输出并记忆起来送到74LS148，74LS148的输出经74LS48译码器接到七段显示电路显示出选手编号。由于74LS175是低电平有效，可以将从74LS175输出端,分别接到其1，2，3，4端，其余的5，6，7端均接高电平，由于74LS148输出低电平有效，故经过74LS48取反后输入74LS48，如当ABC=“010”，则七段显示编号“2”。在复位状态下台号数码管不作任何显示（灭灯）。抢答器及编号显示电路如下图（3）所示：

图（3）

3．4 总体设计电路

D04Q0

2Q03D15Q17Q16D212Q210Q211D3

13

Q315Q3

14

CLK 9MR 1

U1

74LS175

1245

6

U2:A

74LS20

R11k

R2R3

1k

R4

1k +5V

1

2

3

U3:A

74LS00

4

5

6

U3:B

74LS00

R5

5.1k

D1

LED-YELLOW

D2LED-YELLOW D3LED-YELLOW D4LED-YELLOW R6

100

R7

100

R8

100

R9

100

R

4

DC

7

Q 3G N D

1

V C C

8

TR

2

TH

6

CV

5

U4

NE555

R10

1k

R11

10k

C1

10nF

Q1

NPN

D5

LED-YELLOW

R12

10k

+5v

10

9

8

U3:C

74LS00

R13

100

13

12

11

U3:D

74LS00

12

3

U5:A

74LS00

A 7QA 13

B 1QB 12

C 2QC 11D

6QD 10BI/RBO 4QE 9RBI 5QF 15LT 3

QG

14

U6

74LS48

R14

10k

4 系统单元电路测试

4．1 测试555定时器电路