4人抢答器电路设计

1、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 31.1设计题目 31.2实验目的 31.3实验内容 31.4实验要求 4第二篇设计背景 5第三篇 设计原理 53.1抢答器的主要功能简介 53.2抢答器工作原理 7321 74LS175 原理介绍 7322 74LS00 原理介绍 9323.555原理介绍 11第四篇设计电路图介绍 134.1电路设计图 134.2 .元件清单 14第五篇心得体会 14第一篇 实验设计任务介绍1.1 设计题目数控增

2、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

3、，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 为1MHZ）同时要求电路有4组输入和输出，电路可考虑用4个D触发器（74LS175） 和与非门组成（74LS00和74LS20 ；（2）抢答控制输入电路：有 4个开关组成， 4 人各控制一个，按下开关使 相应控制端信号为高电平或低电平；（ 3）清零装置：供每次比赛前主持人使用，它保证每次抢答前使抢答器清 零，避免电路误动作和抢答过程中的不公平。 采用由主持人控制开关， 同时使每 人的抢答电路同时清零的方

4、式；（4）抢答显示、提示电路：抢答器显示电路可由数码管实现（ 4组共用） ，显示字形代表抢答组号 （含 编码-与非门，如 74LSO0 译码-74LS48、显示-CD4511）；提示电路为 4组共用，只要有抢答者出现，都会发出提示（扬声器 -555 电路或 LED-三极管驱动 ）1.4 实验要求1 ）画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用；2）按原理图接线，并认真检查电路；3）按要求调试电路，实现各部分电路功能；4）列出元件清单，给出芯片管脚；5）分析调试中发现的问题及故障排除方法。第二篇设计背景随着我国经济和文化事业的发展， 在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛、评 选优胜，选拔人才之类的

5、活动愈加频繁。在很多竞争场要求有快速公正的竞争裁 决，例如，证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更 是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。但是、在竞赛中往往是多个选手一起，分为几个小组参加比赛，针对主持人提出的问题各竞赛 小组进行抢答，而抢答环节就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员功能、实现其比赛公平、公正的规则。智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能 客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只是由几个三极管、可控叭 发光管等器件组成的 能通过发光管的指小辩认出选手号保现在大多 数智能抢答器都由单片机或数字集成电路

6、构成的， 并且新增了许多功能，如选手 号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然 提高了智能抢答器的制造成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单， 经济实用的小型抢答器肯定很有市场。第三篇设计原理3.1抢答器的主要功能简介1、当主持人按下“开关”按钮后，选手可以通过按按钮的快慢来决定由谁来回答，按得快的选手的编号显示在电子显示管上；2、此后选手输入被锁住，如果主持人按下复位键则编号显示处不作任何显示;3、然后选手开始作答，作答的时间少于 2分钟，以倒数的方式进行，而且 通过显示屏把时间显示出来。；4、用人妆下卄

7、关 所亡的显小艮4狀釘忖啣妬状态以便进行卜放 答题。3.2抢答器工作原理当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时， 并通过 译码器在显示器中显示。报警电路给出声音提示。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按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图3.1:燉发髀 *嶽存

8、电舒HI显示电殆枕脉冲产 生电賂图3.1系统框图3.2.1 74LS175 原理介绍（1）74LS175的功能表内部结构及管脚图SYMBOLVcc = PIN 16 GND - PIN RLOGIC DIAGRAM回 冋氏Qj石仝口仝0口月厲口曾QC =円阳（JHIJ .= FIN BO -PIN HUMBERS图3.2 （ 1） 74SL175内部结构和管脚图其中RD复位（清0端）接地，D1, D2, D3, D4分别是输入端，Q1,Q2,Q3,Q4.分别位输出端。CP是脉冲输入端。74LS1T5的功能表图3.2（ 2）74LS175的功能表L代表低电平，H代表高电平（2）74LS175在抢

9、答器中应用图3.2（3）所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要 器件是74LS175型四上升沿D触发器（如图2所示），它的清零端RD和时钟脉冲 CP是四个D触发器共用的。抢答前先清零，Q1Q4匀为0,相应的发光二极管LED都不亮；Q 1Q4均为 1,与非门G1输出为0。同时，G2输出为1,将G3开通，时钟脉冲CP可以经过 G3进入D触发器的CP端。此时，由于S1S4均未按下，D1D4均为0,所以触 发器的状态不变。抢答开始，若 S1首先按下，D1和Q1均变为1,相应的发光二 极管亮；Q1变为0, G1的输出为1, G2输出为0,将G3关断，时钟脉冲CP便不 能经过G3进入D触发

10、器，由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起 作用了，触发器的状态不会改变。抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。6MQ74LS175&Y-QyG)CP图 3.2 （ 3）IToLED 匕 300 Q匕 3oo n*3.2.2 74LS00 原理介绍74LS00的逻辑引脚图与功能表如下:4*1p| p UP DOWNU674192N7400NU7A 7420NU8B7420NR51k101U13EVTR TuosbR早01-Noo-RGA1U16SONALERTC1 0.1 F555_VIrTUALZU124.2 .元件清单元件名称元件数量74LS175集成芯片1个74LS20集成芯片2个74LS00集成芯片6个555集成芯片1个电阻1MD四个；300Q四个；1k Q 一个。；10kQ 个；100Q 两个电容2 个（1uF1 个、470uF1 个）开关5个第五篇心得体会本次实验基本上实现了。不过由于最近期末考试，这次实验设计时间有点匆忙，虽然大部分的功能都实现了，但是对于电路的电路的改进没有做深入的探讨。从这次实验过和中，我认识到实验更重要的是锻炼了我们的动手能力，平 时看书都能看得明白，但是到