八路智力抢答器课程设计

数字抢答器电路设计

一、设计题目

八路智力竞赛抢答器

二、课程设计目的

1、培养数字电路的设计能力。

2、掌握抢答器电脑设计方法。

三、设计内容和要求

3.1 设计内容

⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他

们的编号分别是1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

⒉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。

⒊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数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示。

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。

4.用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路，画出各单元电路图和总体

逻辑框图，正确描述各单元功能，合理选用电路器件，画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告

3.2 设计要求

⒈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(如

30s)。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，同时蜂鸣器发出声响。

⒉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。

⒊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00。

四、设计总体框

如图（一）所示为八路智力竞赛抢答器的总体方框图。其工作原理如下：

抢答器系统原理框图如上所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时抢答的功能

五、单元电路设计方案和原理说明

⒈抢答器电路设计

其原理说明：

(1)、抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者

的编号，供译码显示译码电路用；二是要使其它选手按键操作无效。

(2)、选用优先编码器74LS148、RS 锁存器、译码器7448组成抢答电路

(3)、抢答电路工作原理：当控制开关置于“清除”位置时，RS 触发器的R —

端为低

电平，输出Q4—Q1全为低电平。此时7448的BI —=0， 显示器灭灯；74LS148选通

输入ST —

=0,74LS148处于工作状态，而锁存电路不工作。当控制开关置于“开始”位置时，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态，当有选手按键抢答时，如5号选手优先按5号键，则74LS148输出Y2Y1Y0=010，YEX=0，经RS 锁存后，Q1=1，BI —

=1，7448工作，Q4Q3Q2=101，经7448驱动译码后，显示器显示数字5。Q1=1使74LS148为高电平。即74LS148禁止工作，封锁其它按键输入，当按下的按键松开

后，74LS148的Y —

EX 为高电平，但由于Q1输出仍为高电平不变，所以74LS148仍处

于不工作状态，其它按键的输入信号不被接受，这就保证抢答者的优先性及抢答电路的准确性。

如图（二）所示为八路智力竞赛抢答器的抢答电路单元图，

⒉定时电路设计

主持人设定抢答器时间，通过预置时间电路对计数器进行预置，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供，可预置时间进行倒计时电路选十进制同步可逆，计数器74LS192进行设计，倒计时到零时，定时电路输出低电平有效的“定时到信号”。

如图（三）所示为八路智力竞赛抢答器的定时电路单元图。

同步加减计数器74LS192进行设计，具体电路如图3所示。

⒊报警电路设计

由555定时器和三极管构成报警电路如下图所示，其中555构成多谐振荡器，振荡频率， 其输出经三极管推动扬声

器， PR 为控制信号，当

PR 为高电平时，多谐振荡器工作，反之电路停振。

如图（四）所示为八路智力竞赛抢答器的报警电路单元图。

4.控制电路设计

抢答器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。

根据上述功能要求，由此设计如图五所示的控制电路。

定时信号

定时信号

信号

六、总体电路图及工作原理

七、心得体会

通过两周的课程设计，使我对数字电路有了进一步的了解，在设计抢答器、报警器、定时器的过程中，通过翻阅资料，上网搜索等，我对各电路器件（如：与非门，555定时器和LED显像管等）及原理有了更深一层次的认识，既增强了我的理解能力,也使我能更好的运用所学的知识。开始时我还不太明白电路是如何连接的，并且对其原理也不甚了解，但通过对所学知识更深入的了解和同学的讲解和帮助，最终使我克服了难关，并成功地作出了设计。两周的锻炼, ,我有过对知识掌握不足时的迷茫，也有过思路不清时的懊恼,但一路走来，我却收获了知识，收获了希望和努力后的成果。

在此我要感谢老师的谆谆教导和同学们的帮助，我相信这几天的不懈努力会给我未来的学习带来很多的启发,我会在以后的工作生活中更好的理论联系实际,证明自己的能力。