四人抢答器(修改后)
四人抢答器
课程设计说明书课程名称：数电课程设计设计题目: 四人抢答器院系：电子信息与电气工程学生姓名：学号：专业班级：电子信息工程2010级2班指导教师：2012年5月25日课程设计任务书四人抢答器摘要：设计了一个四人抢答器的实现电路，该电路能够实现计时10秒，无人应答则报警。
若有人按下按键则锁存输入端，阻止其他选手按键起作用，同时进行声光报警。
其中，抢答电路使用74LS175加时钟电路组成；报警电路由蜂鸣器和发光二极管实现；显示电路由计数器74LS192和驱动芯片74LS47加数码管实现；时钟电路用555定时器组成的施密特触发器实现。
关键词：四人抢答器；定时电路；抢答电路；声光报警目录1. 设计背景 (1)1.1了解数字电路系统和数字电路的定义和组成 (1)1.2 掌握时钟电路的作用及基本构成 (1)2. 设计方案 (1)2.1任务分析 (1)2.2方案论证 (1)3. 方案实施 (2)3.1原理图设计 (2)3.2电路仿真 (4)3.3 PCB制作 (5)3.4安装与调试 (6)4. 结果与结论 (6)5. 收获与致谢 (6)6. 参考文献 (7)7. 附件 (7)7.1电路原理图 (7)7.2 PCB布线图 (8)7.3 元器件清单 (9)1. 设计背景1.1数字电路系统的定义及组成用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路或数字系统。
由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称为数字逻辑电路。
数字逻辑电路是研究数字信号的编码、运算、记忆、计数、存储、分配、测量和传输。
也就是用数字信号去实现运算、控制和测量的科学。
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。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
四人抢答器
电气工程与自动化学院设计性实验报告姓名：学号：班级：指导老师:实验时间：实验题目：四人抢答器一．实验目的:1、掌握电路板焊接技术；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。
二．实验所用原件清单：元件序号型号主要参数数量备注1 74LS002 二输入与非门2 74LS20 2 四输入与非门3 74LS175 1 四D触发器4 74LS192 1 十进制可逆计数器5 TS547 1 一位数码管6 74LS48 1 BCD----七段译码器驱动器7 1 1HZ标准秒脉冲8 1 1MHZ脉冲9 1K 1 电阻10 1 电路板三. 原理(包括主要公式、电路图)：（一）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。
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，则该组指示灯亮并用组别显示出抢答者的组别，同时扬声器声音，音响持续2-3s；③电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用；④电路具有回答问题的时间控制功能，要求回答问题的时间≤100s（显示00-99），时间显示采用倒计时方式，当达到限定时间时（即显示器为00时），发出声响，以示警告；⑤要求电路主要选用中规模TTL或CMO S集成电路。
2、设计要点根据设计要求，竞赛抢答器主要由六部分组成：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，并使相应的发光二极管点亮，并用音响电路发出声音，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，同时要求电路有4组输入和输出，电路可考虑用4个D触发器和4个与非门组成（供参考）；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。
电子技术应用实验4人智力竞赛抢答器实验报告
电子技术应用实验报告（八）学生姓名：沈嘉俊学号：2012042020018一．实验项目名称：4人智力竞赛用抢答器实验内容：设计一个4人智力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，用于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，竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个led灯点亮，伺候其他三人再按动按钮对电路不起作用，知道主持人将电路复位为止。
在上述功能完成后，可增加以下功能：（1）用LED数码管显示抢答成功选手编号。
（2）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秒倒计时，时间到后数码管显示00并报警，直到主持人将电路复位。
二．实验内容及要求：设计满足要求的电路，并在multisim中进行电路连接，仿真和调试。
三．电路模块及其仿真：4人智力竞赛抢答电路分为两个模块，一个是抢答电路，一个是倒计时电路。
1.倒计时电路：主要通过555构成的多谐振荡器产生1HZ的脉冲作为时钟源，利用两个74LS169（可逆计数器）进行减法计数，利用与非门分别实现六进制和十进制的减法计数并进行级联从而实现60秒的倒计时功能，并且当主持人按下复位键时，利用与非门将两个计数器的加载端激活，使得输出为59（提前在预设段设好的），其电路单元为：利用与非门，计数器U14当输入为0000时，利用预设端将输出置为1001（即9），从而实现从9到0减法计数；而将计数器U18在输入为0000时，将输出置为0101（即5），从而实现从5到0的减法计数。
2.抢答电路：主要完成的功能是实现4路选手抢答并进行锁存，同时有相应发光二极管点亮和数码显示。
主要利用74LS373（八路锁存器）和74LS148（优先编码器）实现。
通过锁存器接收到最先按下按键的选手（假设按下后产生高电平），并在其输出端利用或非门使其输出和主持人的控制信号经过或门接到74LS373使能端，从而实现自锁且主持人可以进行复位。
四人智力竞赛抢答器资料
四人智力竞赛抢答器4人智力竞赛抢答器内容摘要：该抢答器用数字显示抢答倒计时时间，由“9”倒计到“0”时，蜂鸣器连续响0.5秒。
选手抢答时，显示选手号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。
该电路采用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，起振快，定时精度高，使用方便。
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。
定时电路：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。
抢答具有数据锁存功能。
并将所存数据用LED七段数字显示器显示出来。
同时蜂鸣器发出间歇式声响持续时间为1秒。
主持人清零后声音提示会立即停止。
音响电路：扬声器发生指示开始抢答、参赛选手按键抢答选中、无人抢答且抢答时间到。
时序控制电路：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入正常抢答工作状态。
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。
一、设计内容及要求：1. 设计内容：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
2. 设计要求：1)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。
2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
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，改选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
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，要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续1秒。
EDA课程设计—四人抢答器设计
EDA课程设计—四⼈抢答器设计摘要现代⽣活中，数字电路产品与我们接触的是越来越平凡了，包括计算机、电⼦表、智能仪器表及其它很多领域中，它给我们带来的不仅是⼯作上的⽅便，⽽且也给我们的⽣活娱乐添滋加彩。
这次EDA课程设计中，我做的是四⼈抢答器，基于设计要求，本⽂主要是从锁存器及计数器功能和VHDL语⾔着⼿，但侧重点在⽤VHDL语⾔上。
⾸先简单介绍⼀下数字电路、EDA、VHDL等的有关知识，其次介绍了⼀下设计要求和我的设计构想，再运⽤VHDL语⾔特点，写出程序代码，最后是⼀些总结和抢答器部分实验电路图与倒计时设计的电路图和⽤MAX+PLUSII软件仿真的结果部分图附录等部分。
关键词：置位；复位；锁存；计数器；七段显⽰器；MAX+PLUSII；译码器⽬录摘要： (1)引⾔: (2)⼀、设计任务及要求: (2)⼆、题⽬分析与整体构思: (2)三、VHDL程序设计: (3)四、⼼得体会及模型评价与推⼴: (5)附录: (6)参考⽂献: (10)引⾔数字电路主要是基于两个信号（我们可以简单的说是有电压和⽆电压），⽤数字信号完成对数字量进⾏算术运算和逻辑运算的电路我们称之为数字电路，它具有逻辑运算和逻辑处理等功能，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
EDA技术⼜称电⼦设计⾃动化，它是为解决⾃动控制系统设计⽽提出的，从70年代经历了计算机辅助设计（CAD），计算机辅助⼯程（CAE），电⼦系统设计⾃动化（ESDA）3个阶段。
前两个阶段的EDA产品都只是个别或部分的解决了电⼦产品设计中的⼯程问题；第三代EDA⼯具根据⼯程设计中的瓶颈和⽭盾对设计数据库实现了统⼀管理，并提出了并⾏设计环境概念，提供了独⽴于⼯艺和⼚家的系统级的设计⼯具。
VHDL（VERY HIGH SPEED INTEGRA TED CIRCUIT HARDW ARE DESCRIPTION LANGUAGE）语⾔最早是有美国国防部提出的，它⽀持⾏为领域和结构领域的硬件描述，并且可以从最抽象的系统级⼀直到最精确的逻辑级，在描述数字系统时，可以使⽤前后⼀致的语义和语法跨越多个层次，并且使⽤跨越多个级别的混合描述模拟该系统。
电子技术自主设计实验报告 ——四人抢答器
自主设计实验5.6智力竞赛抢答器设计1.实验目的1）熟悉74LS174 D触发器的管脚排列及功能。
2）熟悉74LS00、74LS20与非门的管脚排列及功能。
3）设计相应的电路图，标注元器件参数，并进行实验。
2.总体设计方案或技术路线利用74LS175 D触发器设计供四人用的智力竞赛抢答器，用以判断抢答优先权。
抢答开始之前，由主持人按下复位开关清除信号，所有的指示灯和数码管均熄灭。
当主持人宣布“开始抢答”后，首先做出判断的参赛者立即按下按钮，对应的指示灯点亮，同时数码管显示该选手的序号，而其余三个参赛者的按钮将不起作用，信号也不再被输出，直到支持人再次清除信号为止。
数码管显示要求利用试验箱上的CD4511数码管实现。
但由于没有买到74LS175 D 触发器，故选择了74LS174 D触发器为六上升沿D触发器来替代作为实验中的主要器件。
74LS174 D触发器输出仅有Q没有Q__，为实现功能通过74LS04非门或74LS00与非门来实现。
3.实验电路图(1)芯片管脚排列图74LS174(2)初步设计电路（3）改进后电路完全用芯片连接4. 仪器设备名称、型号1）直流稳压电源 1台2）数字万用表 1只3）EEL-69模拟、数字电子技术实验箱 1台74LS174D触发器，74LS00、74LS20与非门，74LS04非门，CD4511数码管，电阻，电容，导线若干。
5.理论分析或仿真分析结果（1）理论分析清零端R__D和时钟脉冲C是六个D触发器共用的。
抢答前先清零，1Q-4Q均为“0”，相应的发光二极管LED1-LED4都不亮；1Q__-4Q__均为“1”,与非门G1输出为“0”，扬声器不响。
同时G2输出为“1”，将G3打开，时钟脉冲C可以经过G3进入D触发器的C端。
此时，由于S1-S4均未按下，1D-4D均为“0”，所以触发器的状态不变。
抢答开始，若S1首先被按下，1D和1Q均变为“1”，相应的发光二极管LED1亮；1Q__变为“0”，G1的输出为“1”，扬声器发响。
文档(抢答器)4人
1、基本功能：（1）计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4，各用一个抢答按钮（2）给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
（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，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，同时扬声器给出音响提示。
此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。
优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。
2、扩展功能（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定10s。
当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响。
（2）参赛选手在设定的时间内抢答，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时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。
（3）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示0。
有合适的可以加分谢谢！一、设计目标设计一个带有用户选手按下后，其他用户选手按下无效，同时，响警报、显示是谁按下的。
由主持人开关复位的抢答器。
二、基本功能我们设计的抢答器有如下功能：有人按下时，显示是谁按下的。
同时，其他人再按下时电路不做任何处理。
也就是说，如果有人按下以后，别人再按的话电路既不会显示是他按下的。
三、抢答器的组成抢答器的一般构成框图，它主要由开关阵列电路、触发锁存电路、编码器、7段显示器几部分组成。
下面逐一给予介绍。
（1）开关阵列电路该电路由多路开关所组成，每一竞赛者与一组开关相对应。
开关应为常开型，当按下开关时，开关闭合；当松开开关时，开关自动弹出断开。
（2）触发锁存电路当某一开关首先按下时，触发锁存电路被触发，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。
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
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四人抢答电路
1、工作原理
图1所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D触发器（如图2所示），它的清零端
D
R和时钟脉冲CP是四个D触发器共用的。
抢答前先清零，Q
1~Q
4
均为0，相应的发光二极管LED都不亮；
1
Q~
4
Q均为1，
与非门G
1输出为0。
同时，G
2
输出为1，将G
3
开通，时钟脉冲CP可以经过G
3
进
入D触发器的CP端。
此时，由于S
1~S
4
均未按下，D
1
~D
4
均为0，所以触发器的状
态不变。
抢答开始，若S
1首先按下，D
1
和Q
1
均变为1，相应的发光二极管亮；
1
Q
变为0，G
1的输出为1。
同时，G
2
输出为0，将G
3
关断，时钟脉冲CP便不能经过
G
3
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1
图2
2、要求
基本实现：
（1）安装实现以上功能，并能调试、说明原理。
增加功能：
（1）增加输出显示功能。
即若S
1按下，在七段发光管显示1，若S
2
按下，
在七段发光管显示2，若S
3按下，在七段发光管显示3，若S
4
按下，在七段发光
管显示4。
（2）增加报警功能，有抢答时输出一个闪烁的LED灯（闪烁间隔时间为1s）。
电路采用５５５多谐振荡器设计。
（3）另外大家还可以根据自己理解增加其他功能。
3、总体
认真完成实验报告，写出设计步骤、器件选择等，说明实验过程中出现的故障和排除故障的方法。
画出完整的电路接线图。