4人抢答器电路设计方案
JK触发器为基础的四人抢答器的电路
基于JK触发器的四人抢答器电路图主持人将space开关由低电平（接地端）搬到高电平，将高电平信号送入四个JK触发器的异步清零端（低电平有效），电路进入抢答状态。
A选手率先按下A开关，A指示灯亮，A选手获得抢答权。
此后，其他选手再按下抢答器，其指示灯也不亮。
之后，主持人将space 开关搬到低电平，电路异步清零，A灯灭，进入下一轮抢答。
设计此电路，主要实现两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者，同时对应该选手的LED灯亮；二是禁止其他选手按键操作无效。
开始时，ABCD四盏指示灯均不亮（低电平），即四个JK触发器的输出均为低电平。
这四个低电平信号进入四路或非门（4002BD_5V），输出高电平（或非门全低则高），并将此高电平信号输入四个与非门（U6A,U7B,U8C,U9D,型号均为74LS03N）的一个输入端。
然后，主持人将space开关由低电平（接地端）搬到高电平（10V 的Vcc），此高电平信号进入四个JK触发器的异步清零端（低电平有效），电路进入抢答状态。
当A选手率先按下开关A，将高电平（10V的Vcc）接入与非门U6A的一个输入端，这样，U6A的两个输入端由一高一低变成两个高电平，输出由高电平（一低则高）变为低电平（全高则低），此下降沿信号进入下降沿有效的JK触发器U1A的时钟输入端。
Q*=JQ’+K’Q。
而输入端J和K均接入高电平，故有Q*=1Q’+0Q=Q’,输出端发生翻转，由低电平变为高电平，A灯亮，A选手抢答成功，并将此高电平信号送入四路或非门（4002BD_5V）中，或非门输出低电平（或非门一高则低）。
此低电平信号进入与非门（U6A,U7B,U8C,U9D），与非门的输出一低则高，除A灯已亮不受影响外，其余的选手再按自己的开关时，各自的JK触发器的时钟输入端均被封锁在高电平，无法抢答。
抢答结束后，主持人将space开关接入低电平（接地端），将此信号送入低电平有效地异步清零端，实现异步清零，A灯灭，进入下一轮抢答。
四人抢答器电路设计
成绩课程设计说明书题目：四人抢答器电路设计课程名称：数字电子技术学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：裴雷雨学号：20110201011X专业班级：自动化2011级2班指导教师：李立2013年6月6日课程设计任务书四人抢答器电路设计摘要：本文介绍设计了一个四人抢答器控制电路，该电路能够实现四人比赛抢答的功能并通过发光二极管和蜂鸣器实现对抢答者的声光报警指示。
其中抢答电路用四D触发器74LS175、与非门74LS00和555定时器实现；报警电路用一个上拉电阻、发光二极管、蜂鸣器等实现抢答声光指示器；显示电路用74LS74 D触发器、74LS192计数器、74LS47译码器（驱动器）和七段共阳极数码显示器实现；时钟电路用计数器74LS192、555定时器、74LS47译码器（驱动器）、七段共阳极数码显示器和双D触发器74LS47共同完成十秒倒计时的时钟电路。
关键词：抢答器；声光报警；定时电路；显示电路；时钟电路目录1.设计背景 (1)1.1数字电路系统 (1)1.2时钟电路的作用及基本构成 (1)1.3 Multisim软件和DXP软件 (1)2.设计方案 (2)2.1分析任务 (2)2.2论证方案... (2)2.3电路分析 (2)3.方案实施 (3)3.1设计原理图 (3)3.2用Multisim电路仿真 (10)3.3制作PCB (12)3.4安装与调试 (12)4.结果与结论 (12)5.收获与致谢 (13)6.参考文献 (13)7.附件 (14)7.1电路原理图 (14)7.2 PCB布线图 (15)7.3实物图 (16)7.4元器件清单 (17)1. 设计背景1.1 数字电路系统数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。
抢答器(D触发器方案)
25
26
23
74LS175D VCC 5VΒιβλιοθήκη GND R11 511 GND
14
&
GND
U2A 74LS00D 1 V1 U2B 74LS00D 1MHz 5V GND GND
15
&
三, 电路原理参考图2
VCC VCC R7 511 R8 511 R9 511 R10 511 24 J1 Key = A J3 Key = B 0 27 J4 Key = C J5 Key = D J2 VCC Key = Space 21 22
&
2 LED2 3 LED3 4
25
511
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23
74LS175D VCC 5V
5
0
SONALERT 200 Hz
14 R11 511
0 U2A 74LS00D
VCC
R1 1.00k 17
16 555_VIRTUAL Timer
OUT
RST DIS THR TRI
15
&
18
R2 1.00k
U2B 74LS00D
CON GND
20 0.1nF C 19 0.47nF Cf
0
�
1 9 4 5 12 13 ~CLR CLK 1D 2D 3D 4D 1Q ~1Q 2Q ~2Q 3Q ~3Q 4Q ~4Q 2 3 7 6 10 11 15 14
LED1 6 R3 511 R4 8 10 12 7 9 11 13 511 LED3 R5 511 LED4 R6 511 U4 0 U3A 74LS20D SONALERT 200 Hz 5 0 4 2 LED2 3
数字电路设计---四人抢答器
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、预习要求1．复习编码器、十进制加/减计数器的工作原理。
2．设计可预置时间的定时电路。
3．分析与设计时序控制电路。
4. 画出定时抢答器的整机逻辑电路图三、设计原理与参考电路1．数字抢答器总体方框图如图所示为总体方框图。
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?quot;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。
2．单元电路设计(1) 抢答器电路参考电路如图所示。
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。
电子科技大学电子技术应用实验报告(四人抢答器)
电子科技大学实验报告一、实验项目名称4人智力竞赛抢答器实验内容：设计并实现一个4人竞赛用抢答器电路具体要求为：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.抢答器具有锁存功能，即竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个LED灯点亮，此后其他三人再按动按钮对电路不起作用，直到主持人将电路复位为止。
4.用LED数码管显示抢答成功选手的编号。
5.加入倒计时功能。
当主持人复位电路开始抢答时，自动启动60秒计时，时间到后计时数码管显示“00”并持续报警，直至主持人将电路复位为止。
实验要求：设计满足要求的电路，并在Multisim中进行连接、仿真和调试。
在实验报告中简要地说明实验原理，画出实验电路图，在相应的位置附上实验中的仿真结果和波形。
二、试验时间计划表1.主要任务：确定模块分工，画出模块连接示意框图；计划学时数：4；实际学时数：1；完成情况：确定模块分工和具体功能，初步确认主器件和基本实现方式，不需要块图2.主要任务：对每个模块进行实现并基本调试成功；计划学时数：6；实际学时数：8；完成情况：通过建立电路中遇到的问题不断修改优化初步功能，并在建立其他模块的时候利用已有功能帮助简化电路的建立。
3.主要任务：对已经建立的模块进行耦合调试和修改；计划学时数：4；实际学时数：2；完成情况：成功对各模块进行耦合，并对布线进行一定的优化。
三、方案论证此数字式抢答器主要需要实现锁存功能、复位功能、计时功能、显示功能和警告功能。
其中锁存、复位、计时功能是这个电路的核心：锁存功能需要锁存抢答信息，当一个选手进行抢答以后必须阻断别的选手的抢答。
锁存计时信号，当一个选手抢答以后倒计时停止，阻断时钟信号。
复位锁存，当处于复位状态的时候其他选手不能抢答；复位功能需要复位抢答，消除所有选手的抢答状态；复位计时，恢复倒计时数字，并停止计时；计时功能需要建立起振器，形成1Hz脉冲；需要建立60位倒计时器。
数码管显示控制设计—四人抢答器设计(PLC设计课件)
这个控制要求是不是很熟悉？ 电动机正转时不能反 转，反转时不能正转
如何实现？
互锁
一、控制要求分析
1.按下开始后方可进行抢答 2.如何显示抢答成功组编号 3.一组抢答成功，其他组抢答无效
顺序控制
按钮控制数码管显示
互锁控制
项目四：数码管显示控制设计
控制要求分析
任务二
抢答器设计
1.主持人按下开始后方可进行抢答 2.显示抢答成功组编号 3.一组抢答成功，其他组抢答无效
任务二
抢答器设计
1.主持人按下开始后方可进行抢答 2.显示抢答成功组编号 3.一组抢答成功，其他组抢答无效
一、知识回顾
I0.0 M0.0
I0.2 Q1.1
I0.3 Q1.2
I0.4 Q1.3
I0.1
M0.0
Q1.2 Q1.3
M0.0
Q1.1
Q1.3
M0.0
Q1.1
Q1.2
M0.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3
开始按钮——1灯亮 开始按钮——2灯亮 开始按钮——3灯亮
一、控制要求分析
1.按下开始后方可进行抢答 2.如何显示抢答成功组编号 3.一组抢答成功，其他组抢答无效
基本控制要求？
1#——显示1 2#——显示2 3#——显示3
三一、、本控课制程要的求任分务析
1.按下开始后方可进行抢答 2.如何显示抢答成功组编号 3.一组抢答成功，其他组抢答无效
如何实现？
三、梯形图设计
开始
复位
抢答信号
抢答信号
1#抢答 抢答信号 2#抢答灯3#抢答灯 1#抢答灯 1#抢答灯
2#抢答 抢答信号 1#抢答灯 3#抢答灯 2#抢答灯 2#抢答灯
4人抢答器课程设计
4人抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解抢答器的电路原理，掌握基本的电子元件功能和使用方法。
2. 学生能够描述抢答器的工作流程，并解释其背后的科学原理。
3. 学生能够运用所学的电子知识，分析并解决抢答器在实际使用过程中可能遇到的问题。
技能目标：1. 学生通过小组合作，能够设计并搭建一个简单的4人抢答器电路。
2. 学生能够运用逻辑思维和问题解决能力，对抢答器进行调试和优化。
3. 学生能够在规定时间内，通过操作抢答器展示自己的学习成果。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子科技的兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养团队精神和责任感。
3. 学生通过实践活动，增强自信心，培养克服困难的意志品质。
课程性质：本课程为实践性、探究性的电子技术课程，注重理论知识与实际操作相结合。
学生特点：四年级学生具备一定的电子知识基础和动手能力，好奇心强，喜欢探索新事物。
教学要求：教师需引导学生通过小组合作、动手实践等方式，自主探索抢答器的工作原理，注重培养学生的创新能力和团队合作精神。
同时，关注学生的学习进度和情感态度，确保课程目标的实现。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 电子元件基础知识：介绍抢答器中涉及的电子元件，如按钮、LED灯、晶体管、继电器等，结合教材相关章节，让学生理解各元件的功能和电路符号。
2. 电路原理：讲解抢答器的电路设计，包括基本电路图、电路连接方式、工作原理等，结合教材中的电路知识，让学生掌握抢答器电路的构成。
3. 制作与调试：引导学生分组进行抢答器制作，按照教学大纲逐步完成电路搭建、调试和优化，确保学生能够将理论知识应用于实际操作。
4. 抢答器工作流程：分析抢答器的工作流程，包括抢答、计时、显示等环节，结合教材内容，让学生深入理解抢答器的工作原理。
5. 故障分析与排除：教授学生如何分析抢答器可能出现的故障，掌握基本的故障排除方法，提高学生的问题解决能力。
抢答器(D触发器方案)
二, 电路原理和组成框图
三, 电路原理参考图1
VCC VCC R7 511 R8 511 R9 511 R10 511 24 J1 Key = A J3 Key = B J4 Key = C GND J5 Key = D 27 J2 VCC Key = Space 21 22
&
5V U1
&
2 LED2 3 LED3 4
25S175D VCC 5V
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SONALERT 200 Hz
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0 U2A 74LS00D
VCC
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U2B 74LS00D
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三, 电路原理参考图2
VCC VCC R7 511 R8 511 R9 511 R10 511 24 J1 Key = A J3 Key = B 0 27 J4 Key = C J5 Key = D J2 VCC Key = Space 21 22
CON GND
20 0.1nF C 19 0.47nF Cf
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5V U1
1 9 4 5 12 13 ~CLR CLK 1D 2D 3D 4D 1Q ~1Q 2Q ~2Q 3Q ~3Q 4Q ~4Q 2 3 7 6 10 11 15 14
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电工学实验A（下）实验报告
4人竞赛抢答器的设计
学院名称：材料科学与工程
班级：10级4班
姓名：XXX
学号：*******XX
成绩：
2013 年 1 月 12 日
目录
第一篇实验设计任务介绍 (3)
1.1设计题目 (3)
1.2实验目的 (3)
1.3实验内容 (3)
1.4实验要求 (4)
第二篇设计背景 (5)
第三篇设计原理 (5)
3.1抢答器的主要功能简介 (5)
3.2抢答器工作原理 (7)
3.2.1 74LS175原理介绍 (7)
3.2.2 74LS00原理介绍 (9)
3.2.3．555原理介绍 (11)
第四篇设计电路图介绍 (13)
4.1电路设计图 (13)
4.2．元件清单 (14)
第五篇心得体会 (14)
第一篇实验设计任务介绍
1.1设计题目
数控增益放大器的设计
1.2实验目的
1、掌握面包板搭接电路技术；
2、学习调试系统电路，提高实验技能；
3、了解竞赛抢答器的工作原理及其结构。
1.3实验内容
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。
2、设计要求：
（1）每组设置一个抢答按钮，供抢答者使用；
（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能；
（3）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；
（4）同时电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用；
（5）要求电路主要选用中规模TTL或CMO S集成电路。
3、设计要点:
（1）抢答控制器：竞赛抢答器的核心，当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，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。
与此同时，封锁其他参赛者的输入信号，这就要求抢答器的分辨能力高(CP
为1MHZ)，同时要求电路有4组输入和输出，电路可考虑用4个D触发器（74LS175）和与非门组成（74LS00和74LS20）；
（2）抢答控制输入电路：有4个开关组成，4人各控制一个，按下开关使相应控制端信号为高电平或低电平；
（3）清零装置：供每次比赛前主持人使用，它保证每次抢答前使抢答器清零，避免电路误动作和抢答过程中的不公平。
采用由主持人控制开关，同时使每人的抢答电路同时清零的方式；
（4）抢答显示、提示电路：
抢答器显示电路可由数码管实现（4组共用），显示字形代表抢答组号(含编码---与非门，如74LS00、译码---74LS48、显示----CD4511)；
提示电路为4组共用，只要有抢答者出现，都会发出提示（扬声器---555
电路或LED---三极管驱动)
1.4实验要求
（1）画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用；
（2）按原理图接线，并认真检查电路；
（3）按要求调试电路，实现各部分电路功能；
（4）列出元件清单，给出芯片管脚；
（5）分析调试中发现的问题及故障排除方法。
第二篇设计背景
随着我国经济和文化事业的发展，在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛、评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。
在很多竞争场要求有快速公正的竞争裁决，例如，证劵、股票交易及各种智力竞赛等。
在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。
但是、在竞赛中往往是多个选手一起，分为几个小组参加比赛，针对主持人提出的问题各竞赛小组进行抢答，而抢答环节就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员功能、实现其比赛公平、公正的规则。
智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。
早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的能通过发光管的指示辩认出选手号码。
现在大多数智能抢答器都由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。
随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的制造成本。
鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。
第三篇设计原理
3.1抢答器的主要功能简介
1、当主持人按下“开关”按钮后，选手可以通过按按钮的快慢来决定由谁来回答，按得快的选手的编号显示在电子显示管上；
2、此后选手输入被锁住，如果主持人按下复位键则编号显示处不作任何显
示；
3、然后选手开始作答，作答的时间少于2分钟，以倒数的方式进行，而且通过显示屏把时间显示出来。
；
4、主持人按下开关所有的显示及工作状态回到初始状态以便进行下一次答题。
3.2抢答器工作原理
当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过译码器在显示器中显示。
报警电路给出声音提示。
当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而产生紊乱。
最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。
然后在译码器中译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。
最后在显示电路中显示出所按键选手的号码。
若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。
如图3.1 ：
图3.1系统框图
3.2.1 74LS175原理介绍
（1）74LS175的功能表内部结构及管脚图
图3.2（1）74SL175内部结构和管脚图
其中RD 复位（清0端）接地，D1，D2，D3，D4分别是输入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分别位输出端。
CP是脉冲输入端。
图3.2（2）74LS175的功能表
L 代表低电平，H代表高电平
（2）74LS175在抢答器中应用
图3.2（3）所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要
R和时钟脉冲器件是74LS175型四上升沿D触发器（如图2所示），它的清零端D
CP是四个D触发器共用的。
抢答前先清零，Q1~Q4均为0，相应的发光二极管LED 都不亮；
1Q ~4
Q 均为
1，与非门G1输出为0。
同时，G2输出为1，将G3开通，时钟脉冲CP 可以经过G3进入D 触发器的CP 端。
此时，由于S1~S4均未按下，D1~D4均为0，所以触发器的状态不变。
抢答开始，若S1首先按下，D1和Q1均变为1，相应的发光二极管亮；
1
Q 变为0，G1的输出为1，G2输出为0，将G3关断，时钟脉冲CP 便不
能经过G3进入D 触发器，由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。
抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。
图3.2（3）
3.2.2 74LS00原理介绍
74LS00的逻辑引脚图与功能表如下：
图3.3 74LS00的逻辑引脚图
1.1A－4A
2.1B－4B 输入端
3.1Y－4Y 输出端
4.GND接地端
5.VCC接电源端
表1 74LS00O输入、输出关系
输入输出
A B Y
0 1 1
1 1 0
1 0 1
0 0 1
74LS00是两输入四与非门集成电路。
当输入端中有一个或一个以上输入低电平时，输出端为高电平；当输入全部为高电平时，输入为低电平。
显然、与非门是“与”逻辑的非运算，即“有0出1，全1出0”
74LS00在本设计中充分发挥与非门的作用，将上一级的输入信号传入到一级，真正运用与非门“有0出1，全1出0”，为本设计提供方便。