数电电子技术课程设计之四路抢答器倒计时-参考模板

集美大学诚毅学院

数字电子技术课程设计

题目：四路智力竞赛抢答器

专业班级：机电**91

学号：2012******25

姓名：陈志真

二〇一四年六月

数字电子技术课程设计报告

一、设计任务

1.1要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器并具有定时抢答功能。

1.1.1抢答器：能分辨出选手按钮的先后，并锁存优先抢答者的编号，并可通过显示译码器准确的显示出来；同时，要求其他选手按钮操作无效即避免其他选手再次抢答；开始抢答和清零由主持人控制。

1.1.2定时器：时钟脉冲由555多谐震荡器提供；通过主持人控制开始倒计时，定时抢答器可从9~0；可控制定时器停止工作，显示译码器上显示的是剩余时间，并可以保持到主持人清零位置；

1.1.3整体电路：主持人拨动开关，抢答器可以进行抢答，定时器开始倒计时；某一选手抢答后，抢答器显示选手编号，定时器停止计时，这时其他选手无法进行抢答，抢答器和定时器停止工作一直保持到主持人清零为止；主持人清零后，系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答，当定时时间到后，却没有选手抢答时，禁止选手超时后抢答。

二、设计要求

2.1基本功能

2.1.1抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3表示。

2.1.2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。用来控制系统清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。

2.1.3抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后，选手按动按钮，锁存相应的编号，并在编号显示器上显示该编号。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除为止。

2.2扩展功能

2.2.1抢答器具有定时抢答功能。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0.5秒。

2.2.2参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，编号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。

2.2.3如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0

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三、系统设计

3.1设计方案

选定设计方案，先列出总体框图，分模块设计。分模块电路设计、功能测试完成后，再把各个组成部分整体测试。先在multisim上仿真，验证原理图的正确性，再在面包板上做出抢答器实物。

3.2系统设计原理

3.2.1抢答器的组成框图

定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，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。

图1 抢答电路

图1所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，扬声器给出声响提示，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：

①优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码

显示电路显示编号；

②扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；

③控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；

④控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持

到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

图1 定时抢答器总体框图

3.3单元电路设计

3.3.1、抢答电路设计

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，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。

选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能。

查看优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279的功能表和引脚图等使用资料。也可以选用其他的器件完成此功能。

工作过程：开关S置于"清除"端时，RS触发器的端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的＝０，使之处于工作状态。当开关S置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为"５"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为１Ｑ＝１，使＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除”，然后再进行下一轮抢答。

4RS触发器74LS279管脚图

4RS触发器74LS279 功能表

3.3.2、定时电路设计

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，可以选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计，计数器

图2 可预置时间的定时电路

的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。

查看十进制同步加/减计数器74LSl92的功能表和引脚图等使用资料。

同步十进制可逆计数器

74LS192

3.3.3脉冲产生电路：该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为

触发器和计数器的CP 脉冲。

图 3 脉冲产生电路

3.3.4、报警电路设计

由555定时器和三极管构成的报警电路如图3所示。其中555构成多谐振荡器， 振荡频率

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