四人智力竞赛抢答器Word下载.docx
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2013—2014学年第2学期
设计
题目
四人智力竞赛抢答器
完成
期限
自2014年5月1日至2014年5月20日共3周
设
计
依
据
当有选手抢答时，人的眼睛不能判断谁先谁后，抢答器应运而生。
可以更好的帮助人分辨。
要
求
及
主
内
容
1.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0.5秒。
选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响0.5秒，倒计时停止。
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（抢答显示数码管灭灯）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，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。
（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，音响持续0.5秒。
参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续0.5秒，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。
（6）用石英晶体振荡器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。
参
考
资
料
胡晓光数字电子技术基础高等教育出版社2010年6月
陈庭勋电子设计常用模块与实例浙江大学出版社2013年9月
康华光电子技术基础（模拟部分）高等教育出版社2013年5月
指导教
师签字
日期
一.前言2
二.四人智力竞赛抢答器2
1设计目的2
2设计任务与要求2
1设计任务2
2设计要求2
三．四人智力竞赛抢答器的设计原理4
四．抢答电路的设计5
1以锁存器为中心的编码显示电路5
2脉冲产生电路5
五.倒计时显示电路6
六．音响电路7
七．整体电路8
八．结语8
九．参考资料9
四人智力竞赛抢答器的设计
（东海科学技术学院机电系浙江舟山31600）
摘要
利用软件对4路竞赛抢答器进行设计与仿真。
四人智力竞赛抢答器电路主要由抢答电路、倒计时电路、影响电路等构成。
结果表明，该方法仿真效果真实、准确，设计出的16路竞赛抢答器具有实用性强，操作简单，成本低廉的特点。
一．前言
随着计算机与微电子技术的发展，电子设计自动化技术（Electronic
Design
Automation，EDA）领域已成为电子技术发展的主体。
EDA是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，它在教学、科研、产品设计与制造等方面发挥着巨大的作用
竞赛抢答器系统是工厂、学校和电视台等单位举办各种智力竞赛等娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一。
目前设计抢答器的方法很多，采用EDA可以更加快速、灵活地设计出符合各种要求的抢答器。
基于Multisim
10软件平台设计了4路竞赛抢答器系统，使得显示器上能从1～4正确显
示选手的编号。
此外，还设计了抢答倒计时最后0.5S报警提示电路。
这种设计思路清晰，电路功能齐全，可满足抢答器的实际使用要求。
二.四人智力竞赛抢答器
1.设计目的
（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。
2.设计任务与要求
1.设计任务
设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
2.设计要求
三．四人智力竞赛抢答器的设计原理
电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及译码显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。
当有选手抢答时，首先锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示在显示器上同时产生音响。
主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。
电路系统结构如图1：
四、抢答电路的设计
1）以锁存器为中心的编码显示电路
抢答信号的判断和锁存可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成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。
其真值表：
锁存器编码真值表
锁存器输出
编码器输出
Q4
Q3
Q2
Q1
D
C
B
A
0
0
1
工作原理：
四D触发器74LS175的输出Q非控制显示模块显示组号当无人抢答时，4个D触发器的输出Q非相与，为“1”时，脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，使不能进入触发器，从而防止其他人抢答。
并停止计时，将与非后的信号用于控制声音模块报警。
2）脉冲产生电路：
3）
工作原理：
该模块为由555定时器构成的多谐振荡器。
并以74LS160做10分频,产生10Hz和1Hz的脉冲信号。
五、倒计时显示电路
该电路可采用十进制同步减计数器74LS190，主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零止。
由74LS190十进制计数器计数，其输出端驱动BCD数码器。
160的进位输出反相信号进位信号和抢答信号控制1HzCP信号的输入，即计数到0时不会倒回9再计时，也控制计数到时抢答模块不许再抢答同时声音模块块报警。
190的MR接收抢答模块的信号，当抢答模块复位时190也复位。
六、音响电路
由主持人、选手、倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始、选手抢答、倒计时到零时都能鸣叫。
七、整体电路
八、结语
利用软件对4路竞赛抢答器的设计进行了仿真验证，实验结果证明该电路设计合理，具有比较可靠的工作方式和更强的适用性，达到了预期的设计目的和要求。
所设计的抢答器电路采用组合逻辑和时序逻辑电路设计，无需编程语言，具有电路简单，成本低廉，操作方便，灵敏可靠。
易于制作等优点，而且在实际生活中具有很强的实用性。
九、参考资料
[1]胡晓光数字电子技术基础高等教育出版社2010年6月
[2]陈勋庭电子设计常用模块与实例浙江大学出版社2013年9月
[3]康华光电子技术基础（模拟部分）高等教育出版社2013年5月
提问：
（1）74LS175D是什么芯片?
4合1的D触发器。
（2）74lS148D是的作用？
编码转换。
（3）74LS04D能不能去掉？
为什么？
不能。
当1时扬声器发出声音，74LS04D是一个非门电路，即74LS02D的结果是0，当抢答器无人抢答时为D触发器为1，经过或非，非门，或非三个元件后为0,在经74LS04D（非门）为1，所以扬声器会发出声音。
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