四人智力竞赛抢答器课程设计报告

1、四人电子抢答器二、设计功能1基本功能(1) ?抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮key5?key8表示。( 2) ?设置一个系统重置和抢答控制开关 start ( key1 )，该开关由主持人控制。( 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，扬声器 发出声响提示，并在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( 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(30 秒)。当主持人启动 " 开始" 键后，定时器进行减计时。( 2) ?参赛选手在设定的时间内进行抢答

2、，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。( 3)在设定的抢答时间内如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，3. 自主功能( 1) ?抢答器具有自动计时功能，当有选手抢答答题时间( 10 秒)自动开始。( 2) ?报警电路设计：当答题时间和抢答时间将到或结束(还剩3 秒时)发出蜂鸣声结束答题。( 3)每个选手有一个记分板，答对题目可以由主持人控制start 键给予加分。每加一分响一次。( 4)长按 start 可以自动准备计时和系统清零，短按开始计时和暂停。三、原理电路设计：1 、方案抢答电路：使用 74175作为锁存电路，当有人抢答时，

3、 利用锁存器的输出信号 号将时钟脉冲置零，74175立即被锁存，同时蜂鸣器鸣叫1s,这时抢答无效，使用 74 1 48作为编码器，对输入的型号进行编码。输出在共阳数码管显示主持人电路：（1利用2个74168计数器作为倒计时的芯片，当主持人按下抢答按钮时， 2 个74168被置29，同时将开始倒计时。假如在30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。（2） 利用4个74160分别控制4位选手的得分，分别显示在 4个共阳数码管。 每得1分响一下（3） start键输出后分为两路，一路是进入 key模块，一路控制30秒倒计时。 其中为了区分重置计时

4、电路和暂停计时电路。根据线路的特点，一个接到 T触发器 进行短按控制，一个只接到除颤电路通过 100hz的控制进行长按控制。显示电路和分频电路上课老师讲的很具体明了就不一一详叙。2、单元电路设计（1）、锁存器电路的设计锁存器电路采用以74175为中心的锁存器系统，当4个抢答输入端中出现低电平 输入时信号时，锁存器立即锁存，禁止抢答， 其原本为4个高电平的输出端也变成3 高一低，可以利用一个4输入与非门将其与非，再接一个非门后，可以与 74175的 时钟信号相与非，使得CLK端的输入信号为底电平，从而阻止其余选手的抢答，从 而达到锁存的目的74175的真值表如下：InputBiOUtpiiLSC

5、learClockDLXXLHTHMLHTLLHHLXQq锁存器的单元电路设计如下：（2）、编码器电路的设计编码器采样74148作为编码芯片，将输入的信号进行编码，然后输出2二进制码, 由于74175为优先编码其，故需要将其未用到的高优先级的端和 74175的输出的4 与非端进行连接，避免在无人抢答时输出型号。 74ls148的真值表如右图：编码器电路如下：（4）、倒计时电路的设计1.30秒倒计时倒计时电路采用74168作为倒计时芯片，分别并将其输入端置 2和9, clk信号 输入端采样1hz的信号输入。同时可以使长按重置，短按暂停和开始。主要是通过 key板块的T触发器完成的。倒计时单元电路

6、如下：2.10 秒倒计时倒计时电路采用 74168 作为倒计时芯片，并将其输入端置 9，clk 信号输入端采 样 1hz 的信号输入。然后在外部通过1、2、3、4的与门输入，key_done控制T触发器输出保持脉冲再通过 5、 6、 7 号线的或门来控制一个开始的输入实现抢答后的自动开始计时。（5）、蜂鸣器的设计通过或非门、 与门和或门的控制使得在倒计时器在倒数最后三秒时响。 到0 时停 止声响。（ 6）、记分电路通过4个74160的分别控制4个显示器。输入端时key板块后面的输出。3、整体电路。四、电路和程序调试过程与结果：本电路在连接后，经测试，各部分的功能均能实现，显示正确。五、总结本电

7、路使用了锁存器， 编码器等构成， 倒计时电路使用了 74 1 68等电路实现倒计 时，并利用使能端及门电路，实现各项锁存，鸣叫，清零等功能，总结如下：优点：电路功能原理清晰，各项功能均达到了要求，显示准确，反应灵敏，无竞 争冒险现象，基本满足了普通竞赛的抢答要求。缺点：必须长按选手键才能加分。心得体会 ：1. 开始根据书上的提示想实现电子抢答器的基本功能， 结果一个都不能实现。 然 后利用仿真才知道书上的 key 板块电路的与非门和或门的使用是错的。改正之后才 能实现电子抢答器的基本功能。2. 在设计倒计时电路时， 开始现在网上找到了一些资料。 当时书上推荐的是 74190. 最后经过试验，我

8、感觉 74168更能满足我的需要。在完成 30秒倒数的时候 .我觉得 不如在答题期间也加上一个 10 秒的倒数。对此，我开始也想大改一下电路。后面一 想也不用，就把原来的电路不显示就可以了。3. 在设计完倒计时电路之后， 我参考了设计数字钟的报时功能， 加以改进让我的 倒计时在倒数 3秒的时候能倒计时。但是出现一个问题就是 0秒的时候会一直响， 这样开始还没计数的时候会很麻烦。这个时候我加以取巧，使得在 1 秒的时候才响 这样才算解决了这个问题。4. 设计加分器的时候， 我开始设计的是每次加分是每个都加分， 后面实在想不出 来，就用 1、2、3、4 号线分别控制一个 74160.但是这样的话每

9、次加分有一套很复杂 的按键顺序。后面删减了一些，变成长按选手键才能加分的结果。5. 设计完 30秒倒计时的时候，要一个单独的按键才能置位，但是暂停还是利用 start 键，然后我分析了一下，把 reset 键直接和 start 键用一条线。这样，利用 T 触发器实现了长按 start 键重置时间，短按可以暂停和开始。这个有点类似 ios 系 统的清理后台软件。6. 最后我的一项设计就是完善倒计时电路， 我想让每个倒计时都能自动开始。 之 前的 30 秒抢答器已经完成，就剩下 10秒的抢答器。这次我用的是实验的方法把我 认为的可以完成这项自动开始的设计都试了一下。最后利用一个置位，两个开始才 能完成这个自动。在这一块的原理分析，我做的不是很好，主要是实验，因为有些 地方感觉和我原来在书里学的不太一样。通过这次课程设计， 我很感谢老师在课程开始的时候对我们的基