电子课程设计报告

物理与通信电子学院电子课程设计报告

题目：竞赛抢答器电路设计

组员：伍健汪斌颜子波

学号：1308071017 1308071019 1308071022

专业班级：13级电子信息工程一班

指导老师：谢芳森

所在院系：物理与通信电子学院学院

2015年6月

摘要

本设计是用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。

在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。

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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。

抢答器具有定时抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间内抢答有效，抢答成功，扬声器响，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

目录

1 概述 (1)

1.1设计目的 (1)

1.2设计任务和要求 (1)

1.3总体设计方案 (2)

2硬件设计................................................................................ . (4)

2.1设计原理............................................................................... (4)

2.2单元模块设计 (8)

1）.抢答电路设计 (8)

2）倒计时电路设计 (9)

3）编码译码电路设计 (10)

2.3元件列表 (11)

3心得体会 (12)

4参考文献 (13)

5附录 (14)

1、概述

1、1设计目的

1)、通过四路抢答器的设计实验要求我们回顾所学数字电子技术的基础理论和基础实验。

2)、掌握组合电路，时序电路，编辑器件和任意集成电路的综合应用及设计方法，从而达到教字实验课程大纲所要求掌握的基本内容。

1、2设计任务与要求

设计任务:

设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器，用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。

设计要求:

1)、抢答器电路的设计分为抢答电路设计和必答电路设计。

2）、抢答电路设计具体要求：

抢答组数分为四组，序号为1-4；优先判断与指示电路设计；主持人清除上次抢答结果的电路设计；主持人给选手打分电路与选手得分累计显示电路设计；3）、必答电路设计具体要求：

30s必答倒计时电路设计；超时短暂报警；

1、3总体设计方案

1、设计思路与原理

抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用LED数码管把选手的编码显示出来，并且开始抢答时间的倒计时，同时用LED数码管把选手的所剩抢答时间显示出来。而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和选手。

抢答时间设定9秒，报警响声持续1秒。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“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生有效输出。

2、系统框图

3、方案比较

方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。

方案2：采用D 触发器和译码器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。

经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim 来进行仿真调试，再进行逐步改进。

2、硬件设计

2、1设计原理

1、抢答及锁存功能

此功能能需要一片双D触发器74LS175N芯片完成（图一所示芯片），当选手开始抢答时，D触发器接受高电平信号，这时Q1输出高电平，其余均为低电平，所以其中一蜂鸣器响，同时Q1’输出为低电平，其余均为高电平，进过与非门，输出仍为低电平，经过一个四输入与非门，输出只为高电平，锁存器发生作用，开始进行过锁存。

图一抢答及锁存功能电路