电工自主设计实验--基于74LS74_D触发器的四路抢答器
4路智力抢答器及原理电路图
1．设计目的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，而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，如果要是让抢答者用举手等方法，这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性。
比赛中为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，这就要有一种抢答设备作为裁判员，这就必然离不开抢答器。
在数字电路设计的过程中具体的目的如下：1）巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2）培养根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力，并掌握抢答器的基本原理，掌握4D锁存器、计数器、555定时器的工作原理和使用方法。
3）通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4）学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行数字电子电路实验的基本技能，学会使用Multisim仿真软件。
2．设计要求及方案论证2．1设计要求（1）四组参赛者在进行抢答时（用4组彩灯代表），当抢先者按下面前的按钮时，抢答器能准确地判断出抢先者，并以声、光为标志。
要求声响、光亮时间为9秒后自动熄灭。
（2）抢答器应具有互锁功能，某组抢答后能自动封锁其他各组进行抢答。
（3）抢答器应具有限时（抢答时间、回答问题时间）的功能。
限时档次分别为30秒、60秒、90秒；时间到时应发出声响。
同时，时间数据要用数码管显示出来。
（4）抢答者犯规或违章时，应自动发出警告信号，以提示灯光闪为标志。
（5）系统应具有一个总复位开关。
2．2方案论证方案一，用优先编码器74LS148和74LS279锁存器实现抢答和锁存功能，用加法器74LS160实现计数功能，但此方案电路繁琐复杂，不做选用。
方案二，用4D触发器74LS175实现抢答并锁存功能，用计数器74LS192实现定时功能，此方案电路相对简单，并且74LS192可以实现减数倒计时功能，所以选用方案二。
电工自主设计实验--基于74LS74_D触发器的四路抢答器
基于74LS74 D触发器的四路抢答器郭本生哈尔滨工业大学机电工程学院10级，11008001171.实验目的利用74LS74 D触发器设计供4人用的抢答器，用以判断抢答优先权，并可以实现如下功能：（1）抢答开始之前，主持人按下复位按钮，所有指示灯和数码管均熄灭；（2）主持人宣布开始抢答后，先按下按钮者对应的指示灯点亮，同时数码管显示该选手的序号；（3）此后他人再按下各自的按钮时，电路则不起作用。
2.总体设计方案或技术路线四路抢答器方案流程图（1）抢答控制电路由两片74LS20与非门实现；（2）选手抢答输入端、主持人控制端由两片D触发器实现；（3）灯光提示电路由高电平指示灯与CD4511数码管实现。
3.实验电路图4. 仪器设备名称、型号（1）直流稳压电源 1台（2）EEL-6模拟、数字电子技术实验箱 1台（3）74LS74 D触发器 2片（4）74LS20与非门 2片（5）CD4511数码管 4只（6）导线若干5.理论分析或仿真分析结果（1）主持人按下控制开关，将开关置于“清零”位置，D触发器置零，此时所有的指示灯和数码管均熄灭，选手按下按钮，指示灯和数码管均无任何反应；（2）主持人将开关置于“1”位置，指示灯亮，发出答题信号，此时，选手按下相应的按钮，指示灯亮，数码管显示选手的序号，并且优先作答者对应的74LS20与非门的输出将封锁其他选手的信号的输出，使其按钮不发挥作用，直到主持人再次清除信号为止；（3）主持人再次清零后，进入下一个答题周期。
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）复位功能（主持人置“0”）（2）抢答功能（主持人置“1”，以选手1和选手4抢答为例）选手1抢答 选手4抢答注：表中所示的指示灯和数码管的状态为各选手所对应的指示灯和数码管的状态。
7.实验结论根据本设计电路可实现预定的主持人清零复位、选手抢答以及抢答提示等基本功能，各功能模块均能正常工作，达到设计要求，完成了设计任务。
实验三触发器的应用(四人抢答器)
实验三触发器的应用（四人抢答器）一、实验目的：1．深入了解4D触发器74175、与非门7400、7420以及CP时钟脉冲等单元电路在数字电路中的综合应用。
2.通过实验，弄清抢答器的工作原理，了解数字电路在生活中的应用。
3. 通过实际操作，锻炼、加强自身的动手能力。
熟悉同步计数器的功能及应用特点；4．掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。
二、实验仪器、设备、元器件：1．数字逻辑电路实验仪1台2. 元器件：74LS1175 74LS7420 74LS00（CC4011）导线若干3. 示波器和万用表三、实验原理：1．掌握利用74LS175及门电路构成四人抢答器的方法。
2．预习中规模集成电路计数器74LS175的逻辑功能及使用方法。
3．复习实现触发器的使用方法。
四、实验内容和步骤：1. 电路原理图如图1所示图3.1 74LS175构成抢答器原理图实验用4个D触发器实现(74175为4D触发器，本实验只用其中两个，将与非门7420、7400和74175按线路连接起来按照要求画出电路图如下图3.1所示（标出图中的接线孔数字），所用到的逻辑门如下图2所示功能说明：1.抢答器功能实现说明：由图1可看出，此功能通过触发器反码输出端封闭其他人的抢答，如：当LA灯亮时，QA(反)为0，通过与门使DB的输入为0，则QB的输出为0，所以LB灯不会亮。
同理，当LB灯己亮时，也会通过QB的反码输出端封锁KA的抢答行为。
2. 74175功能说明：74175为4D触发器且具有异步清0功能，在本实验中，只用到其中的4个。
实验中，通过KA,KB，Kc,KD4开关与DA，DB，DC，DD相连实现四人开关抢答。
3.7400功能说明：7400为14引脚的二输入4与非门，每个与非门有两个输入端。
图2中4个与非门就是由7400实现的。
4、7420 为14引脚的四输入2与非门图10-2 74LS175 00逻辑符号及引脚排列功能说明：1.抢答器功能实现说明：由图1可看出，此功能通过触发器反码输出端封闭其他人的抢答，如：当LA灯亮时，QA(反)为0，通过与门使DB的输入为0，则QB的输出为0，所以LB灯不会亮。
由触发器构成的四人抢答器
【摘要】：本文的研究目的是学习集成触发器芯片的逻辑功能；熟悉由集成触发器构成的抢答器的工作特点；掌握集成触发器芯片的正常使用。
培养科学的思维方法和探究精神。
通过毕业论文掌握文献检索的方法，掌握撰写学术论文的规范，提高运用基本理论、基本知识分析问题，解决问题的能力，初步掌握科学研究的方法。
通过论文给大家展示由触发器构成抢答器的实现原理、实现过程及其功能。
希望通过本文的给大家简单介绍一下触发器原理及功能，还有时钟脉冲发生器的工作原理。
能让大家对触发器、时钟脉冲等电子元件有一个初步的了解。
【关键词】：触发器；时钟脉冲；抢答器；四人抢答器【Abstract】：The purpose of this research is to study the integrated flip-flop chip logic function; familiar with the work characteristics of the integrated flip-flop consisting of the Responder;Normal use in integrated flip-flop chip.Cultivate a scientific way of thinking and an inquiring mind.Thesis master the literature search method to master the norms of academic writing, the use of basic theory, basic knowledge of analysis of the problem, problem-solving skills, the initial grasp of scientific research.Through the paper to show the trigger constitute Responder principle, process and function. I hope this article to give everyone a brief introduction to trigger the principle and function, as well as the working principle of the clock pulse generator. Allow everyone to have an initial understanding of the trigger clock pulse, and other electronic components.【Key words】: Flip-flop; clock pulse; Responder; four Responder目录前言 (1)第一章触发器的基本原理及功能 (2)1.1触发器的基础知识 (2)1.1.1基本RS触发器 (2)1.1.2同步RS触发器 (3)1.1.3主从RS触发器 (4)1.1.4边沿触发器 (5)1.2 集成触发器的原理及其功能 (5)1.2.1集成JK触发器 (5)1.2.2集成D触发器 (6)第二章 NE555集成定时器的组成和工作原理 (8)2.1单稳类电路 (8)2.2双稳类电路 (10)第三章抢答器的原理及其功能 (11)3.1抢答器的逻辑功能和电路组成 (11)3.1.1逻辑要求 (11)3.1.2电路组成 (11)3.2电路的工作过程 (12)结论 (13)参考文献 (14)致谢 (15)附录 (16)前言随着电子改革的不断深化和人们对物质生活的要求提高，我们的生活是越来越趋于机械化、智能化。
四路抢答器电路组成及工作原理（含电路图）
四路抢答器电路组成及工作原理（含电路图）电路组成及工作原理四路竞赛抢答器总电路原理图如图1所示。
图1 四路竞赛抢答器原理图1．抢答器电路原理：如图2，IO1，IO2，IO3，IO4分别为抢答器按钮的输入端，开始抢答，假设IO1抢答成功，通过四D触发器输出Q1=1，Q1’=0，而Q 2’=Q3’=Q4’=1,通过四输入与非门后，输出高电平，再经过反相器输出低电平，再经过两输入与非门，输出低电平，此时四D触发器处于保持状态，并且其他按钮的输入不起作用，IO1的抢答信号被锁存。
此时LED1发光并且蜂鸣器发出响声。
其他抢答按钮同理。
图2 抢答器部分电路图2.计时电路原理：计时电路为两片74LS160用置数法构成的31进制计数器，因为可以为了让答题者直观的看到30S这个时间点，所以设置了31进制的计数器。
两片的四个输入端均接低电平，两片的输出端分别接七段译码管直接显示数字，高位的74LS160芯片的Q1Q2接到一个二输入的与非门（U8A）输出到计数器的LD端、三输入与非门端、反相器端。
输出到LD端是为了构成31进制计数器，当高位变为3时，计数器置0。
输出到三输入与非门（U9A）和时钟脉冲、开关的电平信号一起输入到与非门中，这就是为什么能控制计时的开始与暂停了，当开关输入低电平时，无论是否有时钟信号，时钟均不发生改变，此时时钟信号为无效信号；而当开关输入高电平时，U8A输出也为高，因此，时钟信号为有效信号，因此，凭借这样的类似锁存的电路，就可以控制计时的开始与暂停。
而当时间到了30s时，U8A输出为低电平，时钟信号又成为无效信号，时间被停止在30s，此时将U8A信号通过一个反相器输出到蜂鸣器，蜂鸣器发出响声。
图3 计时器电路3.555函数发生器：输出高电平时间：T1=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间：T2=R2Cln2振荡周期：T=(R1+2R2)Cln2图4 555函数发生器。
模电课程设计--基于74LS74_D触发器的四路抢答器
基于74LS74 D触发器的四路抢答器1.实验目的利用74LS74 D触发器设计供4人用的抢答器，用以判断抢答优先权，并可以实现如下功能：（1）抢答开始之前，主持人按下复位按钮，所有指示灯和数码管均熄灭；（2）主持人宣布开始抢答后，先按下按钮者对应的指示灯点亮，同时数码管显示该选手的序号；（3）此后他人再按下各自的按钮时，电路则不起作用。
2.总体设计方案或技术路线四路抢答器方案流程图（1）抢答控制电路由两片74LS20与非门实现；（2）选手抢答输入端、主持人控制端由两片D触发器实现；（3）灯光提示电路由高电平指示灯与CD4511数码管实现。
3.实验电路图（1）直流稳压电源 1台（2）EEL-6模拟、数字电子技术实验箱 1台（3）74LS74 D触发器 2片（4）74LS20与非门 2片（5）CD4511数码管 4只（6）导线若干5.理论分析或仿真分析结果（1）主持人按下控制开关，将开关置于“清零”位置，D触发器置零，此时所有的指示灯和数码管均熄灭，选手按下按钮，指示灯和数码管均无任何反应；（2）主持人将开关置于“1”位置，指示灯亮，发出答题信号，此时，选手按下相应的按钮，指示灯亮，数码管显示选手的序号，并且优先作答者对应的74LS20与非门的输出将封锁其他选手的信号的输出，使其按钮不发挥作用，直到主持人再次清除信号为止；（3）主持人再次清零后，进入下一个答题周期。
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）复位功能（主持人置“0”）码管的状态。
7.实验结论根据本设计电路可实现预定的主持人清零复位、选手抢答以及抢答提示等基本功能，各功能模块均能正常工作，达到设计要求，完成了设计任务。
8.实验中出现的问题及解决对策（1）数码管接触不良，导致开始阶段数码管显示异常。
对策：更换导线，排除故障；（2）导线过多，容易连接错误。
对策：精简并重新设计电路，重新布线。
基于触发器的四位抢答器设计与制作课件
双下降沿J-K触发器 74LS112 引脚图
VCC 1RD 2RD 2CP 2K 2J 2SD 2Q
16 15 14 13 12 11 10 9 D
12 34 5 678
1CP 1K 1J 1SD 1Q 1Q 2Q GND
基于触发器的四位抢答器设计与制作
D输入端；
Q Q输出端，Q反向输出
端。
RD
D触发器特性方程： Qn+1=D
D触发器功能表：
RD SD CP D 01 X X 10 X X
11 0 11 1
Qn+1 功能 0 置0 1 置1 0 Qn+1=D 1
• 1、测试双上升沿D触发器74LS74的逻辑功能 （1）任选一D触发器接线，SD 、RD、D端接逻辑
触发器及应用设计
• 实验目的 1、D触发器和JK触发器的逻辑功能和测 试方法。 2、学习用触发器构成简单时序逻辑电路 的方法。
74LS21 74LS20 74LS00
74LS74 74LS112 74LS175
上升沿D触发器逻辑图
SD
D CP >
CP是脉冲输入端； SD置1端，低电平有效；
Q RD置0端，低电平有效；
开关，Q、Q端接电平显示，CP端接单次脉冲； （2）测试SD 、RD置位、复位功能； （3）D触发器逻辑功能测试，将结果记入表格中。
双上升沿D触发器 74LS74 引脚图
VCC 2RD 2D 2CP 2SD 2Q 2Q
14 13 12 11 10 9 8 D
1 2 34 5 67
1RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND
Qn+1 功能 0 置0 1 置1 Qn 保持 0 Qn+1=0 1 Qn+1=1 Qn 翻转
四人抢答器答
三、实验仪器
（1）数字电子实验箱 （2）74LS74D触发器 （3）74LS20与非门 （4）开关，导线若干 （5）时钟脉冲信号
四、实验电路图
五、实验原理
（1）与非门 A.逻辑表达式： B.与非门的特点是有“0”出“1”，全“1”出“0”，即两个输 入端至少有一个为低电平时输出为高电平；当两个输入端全为高 电平时输出为低电平。 C.
六、实验内容
4名选手编号1，2，3，4。分别持有一个抢答器J1， J2，J3，J4。主持人持有一个总开关，当总开关 打开，抢答开始。假如1号选手抢答成功（1号灯 亮），则其他人再按下抢答器时，抢答不成功（只 有1号灯亮）。同理，当2，3，4号选手首先按下 抢答器，其他人的抢答器就失去作用，无法实现抢 答功能，即同时只有一个人抢答成功。
ห้องสมุดไป่ตู้
七、状态转换图
谢谢大家
努 力 才 可 能 成 功
四人抢答时序逻辑设计演示
通信16-1 王汉 郝晨 孙伟嘉
一、设计目的
在生活常见的知识竞赛和综艺节目中，常设置
抢答环节；本次设计用74LS74D触发器和门电路等 模拟四人抢答器的时序逻辑功能。
二、设计思路
通过设计实现如下功能：主持人按下复位按钮 后，所有人均可抢答，以判断抢答优先权；抢答开 始前，主持人按下开始按钮开始抢答，最快按下按 钮的选手灯亮；其他选手再按下，电路对灯不作用。
（2）或门 A.逻辑表达式： B.或门的特点是有“1”出“1”，全“0”出“0”，即两个输入 端至少有一个为高电平时，输出为高电平；当两个输入端全为低 电平时输出为低电平。 C.
（3）74LS74 A.工作原理：SD和RD接至基本RS触发器的输入端， 它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且 RD=1时，不论输入端D为何种状态，都会使Q=1， Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的 状态为0，SD和RD通常又称为直接置1和置0端。 B.
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基于74LS74 D触发器的四路抢答器
1.实验目的
利用74LS74 D触发器设计供4人用的抢答器，用以判断抢答优先权，并可以实现如下功能：
（1）抢答开始之前，主持人按下复位按钮，所有指示灯和数码管均熄灭；
（2）主持人宣布开始抢答后，先按下按钮者对应的指示灯点亮，同时数码管显示该选手的序号；
（3）此后他人再按下各自的按钮时，电路则不起作用。
2.总体设计方案或技术路线
四路抢答器方案流程图
（1）抢答控制电路由两片74LS20与非门实现；
（2）选手抢答输入端、主持人控制端由两片D触发器实现；
（3）灯光提示电路由高电平指示灯与CD4511数码管实现。
3.实验电路图
4. 仪器设备名称、型号
（1）直流稳压电源 1台
（2）EEL-6模拟、数字电子技术实验箱 1台
（3）74LS74 D触发器 2片
（4）74LS20与非门 2片
（5）CD4511数码管 4只
（6）导线若干
5.理论分析或仿真分析结果
（1）主持人按下控制开关，将开关置于“清零”位置，D触发器置零，此时所有的指示灯和数码管均熄灭，选手按下按钮，指示灯和数码管均无任何反应；
（2）主持人将开关置于“1”位置，指示灯亮，发出答题信号，此时，选手按下相应的按钮，指示灯亮，数码管显示选手的序号，并且优先作答者对应的74LS20与非门的输出将封锁其他选手的信号的输出，使其按钮不发挥作用，直到主持人再次清除信号为止；
（3）主持人再次清零后，进入下一个答题周期。
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）复位功能（主持人置“0”）
（2）抢答功能（主持人置“1”，以选手1和选手4抢答为例）
选手1抢答 选手4抢答
注：表中所示的指示灯和数码管的状态为各选手所对应的指示灯和数码管的状态。
7.实验结论
根据本设计电路可实现预定的主持人清零复位、选手抢答以及抢答提示等基本功能，各功能模块均能正常工作，达到设计要求，完成了设计任务。
8.实验中出现的问题及解决对策
（1）数码管接触不良，导致开始阶段数码管显示异常。
对策：更换导线，排除故障； （2）导线过多，容易连接错误。
对策：精简并重新设计电路，重新布线。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获和体会：
（1）通过本次自主设计实验，我对整个电子电路的设计流程有了初步的了解，并且基本掌
握了电子电路的一般设计方法，灵活的应用课本的知识；
（2）同时，我也发现了自己的不足之处，实践经验比较缺乏，具体问题具体分析的能力有待提高。
对电路实验室的意见或建议：
（1)自主设计实验可以进行单独的预约；
（2）及时更换损坏的电子元件。
10．参考文献
【1】王宇红.电工学实验教程【M】.北京：机械工业出版社，2010.
【2】秦曾煌.电工学：（下册）【M】.北京：高等教育出版社，1999.
【3】肖景和.数字集成电路应用精粹.【M】北京：人民邮电出版社，2002.。