四人智力抢答器课程设计
报告
Prepared on 22 November 2020
数字电子技术课程设计报告
设计课题: 四人智力竞赛抢答器
学院:
专业: 电子信息工程
班级: 2010级电信(1)班
姓名:
学号:
日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:
摘要
在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。
通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。
经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。
关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器
目录
1 设计任务及要求 (1)
2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1)
方案比较 (1)
系统框图 (3)
3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)
抢答电路设 (3)
定时电路设计 (6)
报警电路设计 (9)
4完整的电路图及电路的工作原理 (10)
完整电路图 (10)
工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12)
参考文献 (12)
附录A：系统电路原理图 (13)
附录B：元器件清单 (14)
四人智力竞赛抢答器
1 设计任务及要求
（1）设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，稍后的其他人按下开关则无效。抢答器具有显示功能，即选手按动按钮，相应的LED发光二极管发光，同时扬声器发出声音。
（2）主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。主持人宣布抢答开始时，按“开始”键，抢答开始，同时启动计时器计时；
（3）计时器计时采用倒计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。倒计数定时器的时间可以随意预置；电路具有回答问题时间控制功能，要求回答时间小于等于100秒（显示为99到0），当达到限定时间时，发出声响以示警告。
2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图
方案比较
方案一：电路大致可以由四个功能模块组成：以锁存器为中心的编码显示电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，音响电路部分。在锁存器为中心的编码显示电路部分中，由锁存器74LS373，四选一数据选择器
74LS153，显示器，LED发光二极管和门电路组成。使用74LS373作为锁存电路，当有人抢答时，利用锁存器的输出信号号将时钟脉冲置零，74LS373立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫，这时抢答无效，使用74LS153作为数据选择器，对输入的型号进行选择，使选手对应的LED发光二极管发光，同时扬声器发出声音；在脉冲产生电路部分中，用石英晶体振荡器予以实现，由于石英晶体的稳
定性和精确性比较高，所以用其产生的脉冲信号更加稳定，同时在显示更能接近预定的值，受外界环境的干扰较少；在倒计时显示电路部分中，由计数器
74LS190，显示器组成。利用74LS190计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS190被置九，同时将显示上次抢到题目的选手的LED灯灭掉，并开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间。假如在9秒内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，蜂鸣器鸣叫一秒，停止倒计时。在音响电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成多谐振荡器，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。
方案二：电路大致可以由四个功能模块组成：以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统电路部分，脉冲产生电路部分，倒计时显示电路部分，报警电路部分。在4D触发器构成的抢答锁存器中，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个非Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用，这时抢答无效。
在脉冲产生电路部分中，用555定时器予以实现，通过调节电阻的阻值最后得到符合要求的脉冲，因为可以通过改变电阻电容微调频率，取代了用分频器对高频信号进行分频，从而使电路简单了。
在倒计时显示电路部分中，由计数器74LS192，数码管显示器组成。利用74LS192计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时，74LS192被置初始值，抢搭时间开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送
到数码管，显示此时的时间。假如在规定时间内无人抢答，即抢答时间为0时，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，抢答时间数码管显示为0，蜂鸣器鸣叫一秒；假如在规定时间内有人抢答，则计数器停止倒计时，将锁存器锁存，禁止选手抢答，抢答时间停止倒计时，蜂鸣器鸣叫秒，与此同时，回答时间开始倒计时，并通过74LS48编码器将即时时间进行编码，并送到数码管，显示此时的时间，若规定时间内选手没有回答完，则计数器停止倒计时，回答时间数码管显示为0，蜂鸣器鸣叫一秒。
在报警电路部分中，由555定时器和电阻电容接合成单稳态电路，产生所需要的脉冲，然后接入蜂鸣器构成。
选择结果：方案二。原因：虽然用555定时器构成的多谐振荡器的稳定性和精确性没有石英晶体振荡器高，但由于后者设计方便，操作简单，成为了设计时的首选。
系统框图
①②③④效。因此，选用四D触发器74LS175、四输入端与非门74LS20和六组反相器
74LS04以及LED灯显示电路完成上述功能。
74LS175是常用的四上升沿D触发器集成电路，里面含有4组d触发器，
可以用来构成寄存器，抢答器等功能部件。当清除端MR为低电平时，输出端
Q为低电平。在时钟CP上升沿作用下，Q与数据端D相一致。当CP为高电平
或低电平时，D对Q没影响。其引脚图及真值表如下图所示。
图2 74LS175的引脚图
表1 74LS175真值表
根据各芯片功能及抢答器的功能要求，抢答器电路如下所示
12
U1:A
74LS04
34
U1:B
74LS04
56
U1:C
74LS04
1312
U1:D
74LS04
D0
4
Q0
2
Q0
3
D1
5
Q1
7
Q1
6
D2
12
Q2
10
Q2
11
D3
13
Q3
15
Q3
14
CLK
9
MR
1
U2
74LS175
1k
1k
1k
1k
GND R5
1k
VCC
1
2
4
5
6
U3:A
74LS20
9
1
1
2
1
3
8
U3:B
74LS20
1
1
1
U1:E
74LS04
9
8
U1:F
74LS04
图3 抢答器电路
工作原理：图三四个按钮为四位选手的抢答开关，单刀开关为主持人控制
开关。当主持人控制开关置于清零状态，即闭合时，清除端MR为低电平，输
出端Q为低电平，于是LED灯灭，此时抢答电路不工作。当主持人控制开关置于开始状态，MR为高电平，74LS175的Q经四输入与非门(U3:A)输出接入到抢答按钮左边的公共端，按钮右边经反相器接到74LS175的输入端D，并且同时接到四输入与非门（U3：B)，再经两个反相器延时接到74LS175的时钟CLK 端，抢答器处于等待工作状态。
若有选手（假设为1号选手）按动抢答开关（即按下按钮①瞬间），此时74LS175的输入端D0为高电平，74LS175的时钟CLK由低电平变为高电平，在上升沿的作用下，输出端Q0与输入端D0一致，即为高电平，1号对应的LED 灯亮。同时，由于Q0为低电平，与非门（U3：A）输出为高电平，将按钮的公共端变为高电平，若此时按钮①还处于闭合状态，则与非门（U3：B）输出为低电平，使CLK变为低电平，此时74LS175处于禁止工作状态，其他选手抢答按钮的输入信号不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。答题结束后，主持人开关置于清零状态，LED灯灭，一但恢复初始状态，以便进入下一轮抢答环节。
定时电路设计
设计要求抢答器具有定时功能，且节目主持人根据抢答题的难易程度，可设定一次抢答的时间（设为10s）和回答的时间（设为60秒）。设计中选用十进制同步加/减计数器74LS192进行设计，74LS192是具有置数和清零功能，其引脚图和逻辑图如图4所示，功能表如表2所示。
图4 74LS192引脚图和逻辑图
P0、P1、P2、P3——置数并行数据输入；
Q0、Q1、Q2、Q3——计数数据输出；
MR————————清零端；
PL————————置数端；
CPu ———————加法计数CP输入；
CPd ———————减法计数CP 输入； TCu ———————进位输出端； TCd ———————借位输出端。
表2 74LS192功能表
根据设计要求，需要两片74LS192构成100进制减计数器。由功能真值表可知，只需将个位74LS192的借位输出端TCd 与十位74LS192的CPd 即可实现100进制减计数。值得注意的是，要使其实现减计数，CPu 端口必须接高电平。本课程设计采用四片74LS192，其中两片控制抢答时间，另外两片控制回答时GND
因为周期为一秒，所以频率是1赫兹。图中电容的充放电时间分别是：
t1=R7×C2×ln2≈（R7×C2）
t2=(R6+R7)×C2×ln2≈(R6+R7)C2
图5 多谐振荡器
所以555的3端输出的频率为： f=1/(t1+t2)≈[(2R6+R7)C2]
我们采用的电阻和电容值分别是：R6=15KΩ，R7=68KΩ，C2=10uf,满足上式，即得到的是秒脉冲。
由以上集成芯片设计的定时电路如图6所示。
工作原理：首先主持人根据题的难易程度改变拨码开关DSW1-4的状态，从而改变74LS192的输入端D3D2D1D0的电平来确定抢答时间（假定为10秒）和回答时间（假定为60秒），555构成秒脉冲产生电路为计时电路提供脉冲。抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态，数码管显示定时时间。抢答开始，主持人打开开关，抢答计数器处于计数状态，555产生的秒脉冲与十位74LS192借位输出端（其初始状态为高电平）以及抢答按钮公共端的反相信号相与。计数器递减计数至00，十位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，产生报警。计时期间有人抢答，抢答减计数器停止计时，抢答显示器上显示此刻时间，同时，回答计数器开始计数，当计数器递减计数至00，计数器停止工作，产生报警。
报警电路设计
由555定时器和电阻电容构成的报警电路如图7所示。图中555定时器用来构成单稳态电路。
图7 具有微分环节的555单稳态电路
工作原理:由于外界触发脉冲ui加了进来，电路uo由低电平变为高电平到再次变为低电平这段时间就是暂稳态时间。暂稳态时间Tw计算如下：
显然，改变定时元件R或C即可改变延时时间Tw。我们采用的电阻和电容值分别是：R=91KΩ，C=10uf, 满足上式，来产生1秒的延时时间；和R=47KΩ，
C=10uf,来产生秒的延时时间。3端的输出信号接扬声器，发出报警信号，当计数器为0时，扬声器发出1秒的声音；当有选手抢答时，扬声器发出秒的声音。
4完整的电路图及电路的工作原理
完整电路图
通过控制电路将抢答、定时电路进行连接后，构成了抢答器电路的整体设计，总电路图如图8所示：
首先是各个选手分别对应的按钮编号是①、②、③、④，抢答后选手对应的LED灯被点亮，扬声器发出秒的响声。
然后是主持人对整个电路系统清零，将开关置于“清零”的位置，输出低电平，分为两路：一路与抢答计数器的十位74LS192借位输出端TCd相与后接到74LS175的清除端MR，当抢答计数器递减计数至00时，十位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，此时MR端为低电平，74LS175处于禁止工作状
态，即实现预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，并产生报警；另一路低电平与四个计数器74LS192的PL端相连，使74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态，数码管显示定时时间。
接下来主持人根据题目的难易程度设置抢答时间和回答时间，此设定可以通过调节四个拨码开关，从而改变输入四片74LS192的四个输入端D3、D2、
D1、D0的高低电平来进行（例如要设定抢答时间为10秒,就将抢答计数器十位的74192的D3、D2、D1、D0分别置位为0、0、0、1，而将个位的74LS192的D3、D2、D1、D0都置于0；要设定回答时间为60秒,就将回答计数器十位的74192的D3、D2、D1、D0分别置位为0、1、1、0，而将个位的74LS192的
D3、D2、D1、D0都置于0）。当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后，输出为高电平，此高电平有两路方向：一路输出到抢答计数器
74LS192的LD端，使其处于高电平而开始减计数；还有一路与抢答计数器的十位74LS192借位输出端TCd相与后接到74LS175的清除端MR，使其处于高电平而开始工作。
当任意一个选手抢答时，假设为①号选手按动抢答开关，此时74LS175的输入端D0为高电平，74LS175的时钟CLK由低电平变为高电平，在上升沿的作用下，输出端Q0与输入端D0一致，即为高电平，1号对应的LED灯亮，同时扬声器发出秒的响声，并且电路将信号锁存，74LS175处于禁止工作状态，其他选手抢答按钮的输入信号不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。答题结束后，主持人开关置于清零状态，LED灯灭，一但恢复初始状态，以便进入下一轮抢答环节。
若到定时部分抢答计数器倒计时到00还无选手按动按钮的话，则抢答计数器十位74LS192的借位输出端TCd输出为低电平，停止计数，同时抢答不起作用，报警器报警。若有人抢答，定时部分回答计数器倒计时到00还未答完的话，报警器发出1秒报警声。
综上所述，所设计的电路基本可以实现要求中的功能。
5经验体会
通过本次课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了
对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用Protues仿真进行仿真，受益匪浅，首先，加深了我对数字电路知识的了解，尤其是数字芯片的性能和使用。其次，使我对数字电路设计更感兴趣，原来它是很奥秘的，一些电子功能可以通过组合各种各样的元器件，从而产生想要实现的功能，关键在于能够设计出符合要求的电路。再次，使我对课本知识得到巩固和加强，毕竟课本知识是抽象的，只有真正在实践中利用它，做到学以致用，才能加深对它的理解，所以设计出这个题目后，我发现以前对课本有疑问的地方都随着在课程设计中豁然开朗了。最后，加强了我思考和解决问题的能力。
通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。
参考文献
【1】《数字电子技术》（第三版）江晓安、董秀峰、张军、杨颂华编着【2】《新型集成电路的应用——电子技术基础课程设计》梁宗善主编，华中科技大学出版社
【3】《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编着，高等教育出版社
【4】抢答器网
【5】百度文库
附录A：系统电路原理图
附录B：元器件清单
湖北经济学院 数字电子技术课程设计报告 课题名称：数字电子技术课程设计指导教师： 学生班级： 学生姓名： 学号： 学生院系： 2012年4月
设计任务 一、基本功能 1、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，分别用八个抢答按钮So、S1、S 2、S 3、S 4、S 5、S 6、S7表示。 2、设置一个由主持人控制的控制开关，用来控制系统清零和抢答。 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。 二、扩展功能 1、抢答器具有定时抢答的功能，抢答时间为30秒。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，同时扬声器发出声响，声响持续时间为0.5秒左右。 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00。
设计报告 一、设计目的 1、学习数字电路中的优先编码器，锁存器，计数器，时序控制电路，多谐振荡器等单元电路的综合运用。 2、掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3、了解面包板结构及其接线方法。 4、了解数字抢答器的组成及工作原理。 5、熟悉数字抢答器的设计与制作。 二、设计步骤 1、画出原理框； 2、根据原理框图，把框图中每个部分电路设计出来，画出电路图； 3、仿真调试； 4、搜集元器件； 5、搭建电路，实现功能。 三、具体设计过程 1、画出原理框图
课程设计四人抢答器实验报告
课题：四人智力抢答器专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期： 成绩： 电气学院
四人智力抢答器设计报告 一、设计目的作用 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 二、设计要求 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。当主持人说开始时，四人开始抢答，电路能判别出四路输入信号中哪一路是最先输入信号，并给出声、光、数码显示。 (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，用来控制系统清零和抢答的开始。 (3) 抢答器具有数据锁存的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其它选手抢答。抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。 （4）选择B题的除了具有上述功能外，还要在声、光显示的同时，在数码管上显示选手的编号，编号一直保持到主持人将系统清零为止。 三、设计的具体实现 1、系统概述
电路主要由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路和音响产生电路。当有选手抢答时首先锁存，防止其它选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示到显示器上同时产生音响，电路结构系统如图： (1)以锁存其为中心的编码显示器 抢答信号的判断和锁存能够采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为： 锁存器输出编码器输出 Q4 Q3 Q2 Q1 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0
四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院自动化*班 ****
四路抢答器设计实验报告 一、设计任务： 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、养成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。 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。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。
3、抢答器开始时数码管无显示，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计。 5、设定的抢答时间，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬 声器报警发出声音，定时器上显示0。 三、元件清单：
电子技术课程设计 智力竞赛抢答器 姓名：郑亚林 班级：08级电子一班 学号：200800800461 指导老师：李素梅
四人智力竞赛抢答器 一、设计目的 1、掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计。 2、熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 3、掌握应用Multisim软件对电路的设计及仿真 二、设计任务与要求 1、设计任务 设计一个可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器的数字电路。设定答题时间为30秒倒计时，时间到时，蜂鸣器会报警至主持人按下复位键。选手抢答时，数码显示选手组号，同时计分部分对应选手组别的发光二极管发光，在30秒内答对时主持人按下加分键，给相应的组别加一分。 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J1，J2，J3，J4。 (2)给主持人设置一个控制按钮J5，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和一个加分按钮J6，用来给同学加分，设定最高分为9 (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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，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。 (4)抢答器具有定时30秒答题倒计时的功能。当选手按下抢答按钮后，开始倒计时，显示器显示倒计时间，倒计时结束时，扬声器响，保持到主持人将系统清零为止。 三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计 1、设计思路 抢答器整个系统可分为三个主要模块：抢答鉴别模块、计分模块、答题倒计时模块。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，同时用数码管把选手的编码显示出来，对应加分模块的发光二极管也会发光。当有选手抢答成功后，30秒答题倒计时开始跑秒，若选手在规定的时间内答对题，主持人按下J6给相应的选手加一分并且按下J5，系统清零。 2、系统框图 抢答开始后，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
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。因此，它可以由高层次行为描述子系统及低层次详细实现子系统所组成的系统模拟。它有两个版本IEEEStd1076-1987[LRM87]和IEEEStd1076-1993[LRM93]，他们并不完全兼容，但做一些修改就可以兼容了。 许多公司都为VHDL开发出了编译和仿真软件，其中Max+plusII(或写成Maxplus2,或MP2) 是Altera公司推出的的第三代PLD开发系统(Altera第四代PLD开发系统被称为：QuartusII，主要用于设计新器件和大规模CPLD/FPGA).使用MAX+PLUSII的设计者不需精通器件内部的复杂结构。设计者可以用自己熟悉的设计工具（如原理图输入或硬件描述语言）建立设计，MAX+PLUSII把这些设计转自动换成最终所需的格式。其设计速度非常快。对于一般几千门的电路设计，使用MAX+PLUSII，从设计输入到器件编程完毕，用户拿到设计好的逻辑电路，大约只需几小时。设计处理一般在数分钟内内完成。特别是在原理图输入等方面。 一、设计任务及要求： 本设计要求做一个四人抢答器，并要求当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应 显示灯亮并报警，此时抢答器不再接受其他输入信号。电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题时间小于等于100s（显示0-99），时间采用倒计时方式。当到达限定时间，发出警告。 二、题目分析与整体构思： 对于一个四人抢答器，四个选手在电路中的起始控制作用是一样的，当裁判员宣布开始抢答时，谁先按下他前面的控制开关，他的灯就会亮，而且这时其他人再怎么按，也就不会亮了，说明每个人对其他人都有一个先发制人的作用，及每个人都在时间控制下，能锁存住其他选手的功能。当有一个指示灯亮了，计数器就开始从99开始倒计时，到0时还要警告声，这样计数器开始工作就是在指示灯的指示下工作。 可以设四个人分别为输入端A，B，C，D；因为四个输入端在VHDL中，要求四个输入端
单片机综合实验报告 题目: 8路抢答器实验 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：
一、实验内容： 以单片机为核心，设计一个8位竞赛抢答器：同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0～S7表示。本实验有Protues软件仿真。 分别设置一个抢答控制开关S1和复位开关S2，由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮抢答时，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持显示在显示器上，直到主持人将系统复位为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定为30秒。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时绿色LED灯亮。 二、实验电路及功能说明 分别设置一个抢答控制开关S1和复位开关S2，由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮抢答时，锁存相应的编号，并且优先抢答选手的编号一直保持显示在显示器上，直到主持人将系统复位为止。参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统复位为止。复位后参赛队员可继续抢答。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警红色LED灯亮，并禁止抢答，定时显示器上显示00。
三、实验程序流程图： 主程序； 非法抢答序；抢答时间调整程序；回答时间调整程序；倒计时程序；正常抢答处理程序；犯规处理程序；显示及发声程序。主流程图如下图所示 子程序
四、实验结果分析 五、心得体会
六、程序清单 #include
数电实验报告 姓名：侯婉思 专业：通信工程 班级：1111 学号：11387121 指导老师：田丽娜
四人竞赛抢答器实验报告 一．前言 现今，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、商业机构、学校、企事业单位及社会团体组织中，它为各种知识竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。 对于抢答器我们大家都知道那是用于选手做抢答题时用的，选手进行抢答，抢到题的选手来回答问题。抢答器不仅考验选手的反应速度同时也要求选手具备足够的知识面和一定的勇气。选手们都站在同一个起跑线上，体现了公平公正的原则。 本文介绍了一种用74系列常用集成电路设计的高分辨率的4路抢答器。该抢答器为全数字集成电路设计，具有分组数多、分辨率高等优点。该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有优先能力,定时及复位功能。主持人通过控制开关使抢答器达到复位的功能。 二．实验目的 1. 学习并掌握抢答器的工作原理及其设计方法 2. 熟悉各个芯片的功能及其各个管脚的接法。 3. 灵活运用学过的知识并将其加以巩固，发散思维，提高学生的动手能力和思维的缜密。 三．设计任务与要求 1、设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的竞赛抢答器。选手抢答时，数码显示选手组号。 2.设计要求： 抢答器的基本功能： 1.设计一个智力抢答器，可同时供四名选手或四个代表队参加比赛，编号为一，二，三，四，各用一个抢答按钮，分别用四个按钮S0——S3表示。 2.给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管清零）。 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数码管上显示出选手的编号，此外，要封锁输入电路，实现优先锁存，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。 简言之，有选手按下时，显示选手的编号。同时，其他人再按下时电路不做任何处理。也就是说，如果有选手按下以后，别的选手再按的话电路不会显示是他的编号。 4.可用555定时器产生频率为1H z的脉冲信号，作为触发器的CP信号。四．四人竞赛抢答器电路原理及设计
课程设计说明书 题目名称：四组抢答器plc课程设计 系部：机械工程系 专业班级：机械化13-1班 学生姓名： 学号：2013233 指导教师：全瑞琴 完成日期：2017年1月8号
新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目四组抢答器plc课程设计 系部机械工程系专业班级机械化13-1班学生姓名学生学号2013233 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日
（此页背书） 评定意见参考提纲： 1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
新疆工程学院 机械工程系系(部)课程设计任务书 2015-2016 学年第一学期2016 年 1 月10日 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
摘要 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了所有控制领域。而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分析后得 出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要9个,输入端口需要6个,由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点因此我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活维护使用方便等特点。 关键词: 可编程控制器抢答器 PLC 模拟电路数字电路
抢答器实验报告 一、 抢答器的功能介绍： 1、 基本功能： （1） 抢答器同时供6名选手比赛，分别用6个按钮S0 ~ S5表示。 （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。 （3） 抢答器具有锁存与显示功能。即优先锁存抢答选手的编号，并显示在数码管上，扬声器发出音响提示。此时其它选手再按键无效。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、 扩展功能： （1） 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时显示。主持人按“开始” 键前抢答给以警告，抢答选手的LED 闪烁 （2） 参赛选手在设定的时间内抢答后，定时器停止减计时。 （3） 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 二、抢答器总体方案设计及原理图； 1、总体方案图 （1）主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答，否则犯规。其他六个人设有六个按键。按键中加有除颤装置。
（2）抢答后选手的号码用数码管显示，正常抢答后显示抢到的选手号码，并有铃声响起,如果在主持人按开始键前有人抢答，则选手的指示灯会闪烁，并有报警音响起。 （3）如果10秒内没有抢答，则说明该题超时作废。 三、 1、键入模块 选 手 、 主持人未开始， 选手抢答，指示
（1）、除颤装置 除颤装置的原理是：在按键操作时，机械触点的弹性及电压跳动等原因。在触点闭合或开启的瞬间会出现电压的抖动，如果不进行处理就会造成误操作。按键去抖动的关键在于提取稳定的低电平状态。如果连续几次为低电平，可以认为信号已经处于稳定状态，此时输出一个低电平按键信号。即：当给与D触发器一个100hz的脉冲信号，选手按键后（为低电平）经过多个D触发器触发，最后输出稳定的低电平。（2）、总的键入装置
数字电子技术课程设计报告四人抢答器 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
数字逻辑电路 课程设计报告系（部）：三系 专业：通信工程 班级： 12 通信 2 班 姓名：杨超 学号： 成绩： 指导老师：李海霞 开课时间： 2013-2014 学年 2 学期
一、设计题目 数字式竞赛抢答器 二、主要内容 1、分析设计题目的具体要求 2、完成课题所要求的各个子功能的实现 3、用multisim软件完成题目的整体设计 三、具体要求 (1) 在给定5V直流电源电压的条件下设计一个可以容纳四组参赛者的抢 答器，每组设定一个抢答按钮供参赛者使用。4名参赛者编号为：1、2、3、4，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1、2、3、4。 (2) 设置一个系统清零和抢答控制开关K=space（该开关由主持人控 制），当开关K被按下时，抢答开始（允许抢答），打开后抢答电路清零。 (3) 抢答器具有一个抢答信号的鉴别、锁存及显示功能。即参赛者的开关 中任意一个开关被按下，锁存相应的编号，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器发声。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，优先抢答选手的编号一直保持不变，直到主持人将系统清除为止。 (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，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。参赛者在设定时间（9秒）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。 (5) 如果抢答定时间截止，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声 器报警，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。四、进度安排 第一天：介绍所用仿真软件；布置任务，明确课程设计的完整功能和要求。 第二天：消化课题，掌握设计要求，明确设计系统全部功能，图书馆查阅资料。 第三天：确定总体设计方案，画出系统的原理框图。 第四天：绘制单元电路并对单元电路进行仿真。 第五天：分析电路，对原设计电路不断修改，获得最佳设计方案。 第六天：完成整体设计并仿真验证。 第七天：对课程设计进行现场运行检查并提问，给出实践操作成绩。 第八天：完成实践报告的撰写 五、成绩评定 课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由四部分组成： 1、理论设计方案，演示所设计成果，总成绩40％；
数字电子技术课程设计 题目: 八路智力竞赛抢答器设计 姓名: 专业: 电子科学与技术 班级: 122班
学号: 指导教师: 20 年月日 安徽科技学院理学院
八路智力竞赛抢答器设计 一、课程设计题目（与实习目的） （一）、题目：八路智力竞赛抢答器设计 （二）、实习目的： 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．数点课程实验是大学中为我们提供的唯一一次动手实践的机会，增强动手实践的能力。 二、任务和要求 实现抢答器的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成抢答器系统。 （1）抢答器设计要求 设计一个抢答器，基本要求： 1. 抢答器可以实现基本抢答；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0、1、2、3、4、5、6、7，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。 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数码管上显示出选手的编号，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。 三、总体方案的选择 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。 主体框图如下：
单片机课程设计 实 验 报 告 班级:通信工程13-2班 学号:2013211576 姓名:陈立 指导老师:王琼 2016年6月20日~2016年7月4日
合肥工业大学课程设计任务书
设计课题智力竞赛抢答器 一课题背景 随着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。目前大多数抢答器均使用单片机及外围接口实现，基于单片机的智力竞赛抢答器系统框图如下图所示。 抢答开关电路分别设定选手抢答键若干个、主持人开始抢答键和复位键，每位选手对应一个抢答指示灯。系统工作后，首先由主持人按下开始键，单片机进入30秒倒计时，选手们开始抢答，如果在30秒内无人抢答，则自动放弃，进入下一题；若有人抢答，则单片机自动检测最先抢答选手信息并做出处理，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，使选手对应的抢答指示灯点亮，LED显示器上同步显示抢答选手的编号，同时扬声器发声提示，表示抢答成功。此后，单片机进入90秒回答问题倒计时，若选手在90秒内回答完问题并回答正确，主持人按加分键，LED显示器上显示选手的得分；若选手回答完问题超时或回答错误，则主持人按减分键，LED显示器上显示选手的得分。主持人按下复位键，系统返回到抢答状态，进行下一轮抢答。 在主持人按下开始抢答键前，有选手提前按下抢答键时，视为抢答犯规，系统红色报警灯点亮，LED显示器显示超前抢答报警信息，同时扬声器发声提示抢答犯规。当有几位选手同时按下抢答键时，由于在时间上必定存在先后，系统将
自动锁存最先按键选手信号。 二课题设计要求 （1）基本要求 本课题硬件部分要求画出系统模块连接图，在实验平台上设计组成智力竞赛抢答器系统，并在其上调试自己设计、编制的程序，直到正确、完善达到要求为止。在软件程序设计方面，要完成以下基本内容：设计编写系统各模块的软件程序并调试通过，画出各程序模块的流程图。实现数据（选手编号）锁存和显示、超前抢答报警、抢答时间和回答问题时间倒记时显示、扬声器发生提示等基本功能。 （2）附加要求 附加要求则是根据学生学习单片机掌握和运用的情况选作，这给同学们开动脑筋发挥自己的创造性思维留出了空间。系统还可以增加以下功能： ①支持人可根据题目难易程度设置抢答限时时间、答题限时时间，而不是采用固定的抢答限时时间和答题限时时间。抢答限时时间和回答问题的时间设定在1~99秒内，通过键盘进行加减。 ②抢答限时倒计时和答题限时倒计时在达到最后5秒时进行声光报警，提示选手抢答剩余时间答题剩余时间。扬声器每秒响一次，红色发光二极管闪烁点亮，频率为0.5Hz。 ③抢答倒计时到达0时，报警，并锁定抢答开关禁止选手抢答。 ④增加计分功能，当答题结束后，根据选手的答题情况给选手进行相应的加减分；查询功能，实现每位选手的分值查询。 本次课题设计完成以上全部基本要求和附加要求，符合单片机课程设计的基本要求，并在此基础上额外实现了按键时响铃提示功能，具体要求实现以及操作见报告后半部分。
基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：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。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，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的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
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《课程设计报告》 8路抢答器 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
目录 一、任务与要求 (2) 1、基本功能 (3) 2、扩展功能 (3) 二、8路抢答器工作原理 (4) 1、电源部分 (4) 2、抢答器部分 (4) 3、定时部分 (6) 4、时序控制报警部分 (7) 5、计分部分 (9) 三、系统总原理图 (11) 四、收获体会 (11) 一、任务与要求
1、基本功能 ●抢答器同时供8名选手，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。 ●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。 ●抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的 编号，扬声器发出声响提示，并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存，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、扩展功能 ●抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设 定（如20秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减 计时。如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系 统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 ●设置一个计分电路，具有加减分功能，加减分以10分为 基准，并在数码管上显示得分情况。
二、8路抢答器工作原理 1、电源部分 （1）、原理 输入交流220V通过电压变压器，再通过桥式整流电路和极性电容滤波，在固定式三端稳压器的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过三端稳压器的稳压和其后的极性电容滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。 （2）、原理图 2、抢答器部分 （1）、原理
课程设计报告设计题目四人抢答器 摘要
在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器。通过抢答器的数显，灯光和音响等手段指示出第一抢答者。同时还可以设置定时、记分犯规及奖惩等多种功能。 本设计采用手动抢答的方式，有人抢答后，系统自动封锁其他人的抢答按钮，使其不能再抢答，从而实现抢答功能。 数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。经过模拟仿真，下载到开发板等工作后数字抢答器成型。 关键字 抢答电路定时电路报警电路时序控制
目录 摘要 (1) 第1章概述 (3) 第2章课程设计任务及要求 (4) 2.1 设计任务 (4) 2.2 设计要求 (4) 第3章系统设计 (5) 3.1设计方案 (5) 3.2 系统设计 (5) 3.2.1 结构框图及说明 (5) 3.2.2 系统原理图及工作原理 (6) 3.3单元电路设计 (7) 第4章软件仿真 (12) 4.1 仿真电路图 (12) 4.2 仿真过程 (12) 4.3 仿真结果 (14) 第5章安装调试 (14) 5.1 安装调试过程 (14) 5.2 故障分析 (15) 第6章心得体会 (16) 附录使用元件清单 (18) 参考文献 (18)
第1章概述 随着社会的不断发展，人们的生活水平也在不断的提高人们不断要满足物质上的要求，同时对精神上的追求也在不断的提高，现在的社会是一个娱乐的社会。现在各电视台的活动和课外活动都很多。人们在参加活动的时候都对审判有很多的意见，所以为了比赛的准确和公正，就需要有仪器的辅佐。 智力竞赛抢答器就是一种活泼的有趣的供人们娱乐的游戏装置，通过抢答方式不仅能引起参赛者和观众的兴趣，而且能够提高参赛者的敏捷性，同时我们在参与中能够增加一些生活常识和科学知识，因此，在许多比赛活动中为了准确，公正的进行每一场比赛，特别设置了一台具有显示第一抢答者并锁定、犯规警告等多种功能的抢答器，该设计针对各种要求设计出可供八名选手参赛使用的数字式竞赛抢答器，适用于各大中小电视台，学校等单位举行的智力竞赛。数字电路组成的数字系统工作可靠，精度较高，抗干扰能力很强，所以智力竞赛抢答器的设计就有数字电路来控制。 第2章课程设计任务及要求 2.1 设计任务 设计一个四位智力竞赛抢答器。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1）设计4组参赛的抢答器，每组设置一个抢答按钮。 （2）给节目主持人设置一个控制开关S，这个开关由主持人控制，进行清零和抢答使能。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示。 （4）抢答器具有抢答计时功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 2.2 设计要求
系别：电子工程系 班级：电子101 学号：23 姓名：李光杰 指导老师：佘明辉2011年6月23日星期四
八路智力竞赛抢答器设计 一．实验目的 掌握抢答器的工作原理及其设计方法。 学会用Multisim8软件操作实验内容。 掌握设计性试验的实验方法 二．实验要求 八路智力竞赛抢答器功能要求： 基本功能： 1．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0、1、2、3、4、5、6、7，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。 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数码管上显示出选手的编号。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。 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。当节目支持人按下“开始”按钮后，要求定时器立即倒计时，并在显示器上显示。 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，则本次抢答无效，系统封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00. 三．实验原理 根据对功能要求的简要分析，将定时抢答器电路分为主题电路和扩展电路两部分。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答器按钮
四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020
数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:
摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。 关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3)
3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A：系统电路原理图 (13) 附录B：元器件清单 (14)
课题：四人智力抢答器专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计日期： 成绩： 电气学院
四人智力抢答器设计报告 一、设计目的作用 1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。 2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。 二、设计要求 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。当主持人说开始时，四人开始抢答，电路能判别出四路输入信号中哪一路是最先输入信号，并给出声、光、数码显示。 (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，用来控制系统清零和抢答的开始。 (3) 抢答器具有数据锁存的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其他选手抢答。抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。 （4）选择B题的除了具有上述功能外，还要在声、光显示的同时，在数码管上显示选手的编号，编号一直保持到主持人将系统清零为止。 三、设计的具体实现 1、系统概述 电路主要由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路和音响产生电路。当有选手抢答时首先锁存，防止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示到显示器上同时产生音响，电路结构系统如图：
(1)以锁存其为中心的编码显示器 抢答信号的判断和锁存可以采用触发器或锁存器。若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为： 锁存器输出编码器输出 Q4 Q3 Q2 Q1 D C B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 (2)脉冲产生电路： 采用555组成的振荡器做触发器的时钟脉冲。 (3)音响电路： 可以利用555组成的振荡器输出脉冲，接入蜂鸣器，当选手按下按键时鸣叫，知道主持人清零为止。 2.调试要点 （1)画出整个系统的电路图，并列出所需材料清单。
电工学实验A（下）实验报告 4人竞赛抢答器的设计 学院名称：材料科学与工程 班级：10级4班 姓名：XXX 学号：1810004XX 成绩： 2013 年 1 月 12 日
目录 第一篇实验设计任务介绍 (3) 1.1设计题目 (3) 1.2实验目的 (3) 1.3实验内容 (3) 1.4实验要求 (4) 第二篇设计背景 (5) 第三篇设计原理 (5) 3.1抢答器的主要功能简介 (5) 3.2抢答器工作原理 (7) 3.2.1 74LS175原理介绍 (7) 3.2.2 74LS00原理介绍 (9) 3.2.3．555原理介绍 (11) 第四篇设计电路图介绍 (14) 4.1电路设计图 (14) 4.2．元件清单 (15) 第五篇心得体会 (15)
第一篇实验设计任务介绍 1.1设计题目 数控增益放大器的设计 1.2实验目的 1、掌握面包板搭接电路技术； 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。 1.3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； （3）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，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别； （4）同时电路应具备自锁功能，使别组的抢答开关不起作用； （5）要求电路主要选用中规模TTL或CMO S集成电路。 3、设计要点: （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，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别。 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(CP