四人智力竞赛抢答器

课 程 设 计 课程名称 数字电子技术课程设计 题目名称 四人抢答器 学生学院 物理与光电工程学院 专业班级 2014级电子科学与技术01班 学 号 学生姓名 阿地力麦麦提 指导教师 陈国鼎 20016年6 月 28 日四人智力竞赛抢答器一、设计题目四人智力竞赛抢答器二、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。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。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1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1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1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)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1Hz的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。四、原理电路和程序设计：（1）方案比较；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13：扬声器数码显示脉冲电路倒计时器译码器数码显示扬声器锁存器编码转换电路译码器主持人选手图13四人智能抢答器原理图（2）整体电路；（3）单元电路设计；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3：表3锁存编码真值表锁存器输出 编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100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”，使脉冲不能进入触发器，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：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。3）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，到零时停止。 工作原理：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。4）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。（5）元件选择。元件电阻电容芯片开关其他型号1k1.49k10u 74LS175、 74LS148、 74LS190、74LS04、555、74LS20、74LS04、74LS11、74LS02蜂鸣器、共阴数码管、数量各12各15各1五、电路和程序调试过程与结果：1先将抢答模块接好先，这时的脉冲信号可以先接到实验装置上的10Hz信号，接好线，测试可否正常抢答，14抢答开关断开时对应的LED是否显示正常，抢答后其他人能否抢答和复位是否正常。2接上显示模块，测试可否显示对应组号，未抢答时和复位有无显示。3接好脉冲信号模块，代替接到实验装置上的信号，测试是否有产生脉冲信号，是否可以使抢答模块正常工作。4接上倒计时模块，将控制信号线连接好，测试能否计时，计时到时是否不会继续计时。5抢答模块是否还能抢答，抢答后是否还计时及复位后计时是否重新计时。6接上声音模块，测试抢答后及计时到时后是否有报警声。7对整