四人智力竞赛抢答器设计

四人智力竞赛抢答器设计一、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。二、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05秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响05秒，倒计时停止。2设计要求14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05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05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05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。三、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计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4213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4213四人智能抢答器原理图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422表422锁存编码真值表锁存器输出编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100抢答信号的锁存可通过D触发器的输出相“与”反馈门控触发脉冲实现，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。2脉冲产生电路采用石英晶体振荡器可产生高精度的秒脉冲，电路可参考多功能数字钟设计中的时钟电路。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。4音响电路可以利用单稳态触发器74LS121产生定宽的抢答输出脉冲，接入蜂鸣器，根据脉冲宽度可计算得蜂鸣器鸣叫时间。再由主持人、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。四、调试要点1画出整个系统的电路图，并列出所需器件清单。2采购器件，并按电路图接线，认真检查电路是否正确，注意器件管脚的连接，“悬空端”、“清零端”、“置1端”，电源、接地，要正确处理。3单元电路检测接通电源后，双踪示波器观察脉冲电路的输出波形，看其是否满足设计要求，主持人给开始信号，再观察减法计数器的输出经数码管显示是否正确。观察选手抢答时锁存器输出是否控制其时钟脉冲的通断，从而判断是否自锁了其他选手的抢答信号。抢答信号到BCD码的转化可将转化逻辑的输出与真值表对照检查，看设计是否正确。扬声器受主持人开始、抢答信号、计时器到零控制，可分别检测。4系统连调给整个系统上电，主持人给开始信号，对选手给抢答和没有抢答分别进行测试，观察定时显示和抢答显示的显示结果。五、总结报告1总