数字电路课程设计---数字竞赛抢答器

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1、数字电路课程设计—数字竞赛抢答器学院：信息工程学院班级：姓名：学号：数字竞赛抢答器一、设计要求在许多比赛活动中，为了准确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置1台抢答器，通过数显、灯光及音响等多种手段指示出第一抢答者。同时，还可以设置计分、犯规及奖惩记录等多种功能。本题要求是：（1）设计一个可容纳6组参赛的数字式抢答器，每次设置一个强大按钮供抢答者使用。（2）电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。主持人将系统复位并发出抢答指令后，开始抢答，定时器开始工作，数码管显示时间，从10s开始减技术，并有小灯亮起（说明可以答题，强大有效）。10秒内无人抢答则计数器停止，无

2、人抢答显示0.如10秒内参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮起并用组别显示出抢答者的组别，同时扬声器发出双音音响的持续2~3s。此时，电路具备自锁功能，使其他组的抢答开关不起作用。（3）设置犯规电路。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别显示电路显示出犯规组别。二、功能介绍1、主要功能介绍（1）抢答器最多可供6名选手参赛，编号为1~6号，各队分别用一个按钮（分别为J1、J2、J3、J5、J6、J7）控制，并设置一个系统清零和抢答控制开关由主持人控制。（2）抢答器具有数据锁存功能,并将锁存数据用LED数码管显示出来，直到主持人清零。（3）开关J4作为清零及抢答控

3、制开关（由主持人控制），当开关J4被按下时抢答电路清零，当开关J7松开后则允许抢答。输入抢答信号由抢答按钮开关J1、J2、J3、J5实现。（4）有抢答信号输入时，并显示出相对应的组别号码。此时再按其他任何一个抢答器开关均无效，指示灯依旧“保持”第一个开关按下时所对应的状态不变。2、扩展功能介绍（1）抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为10秒。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。（2）参加选手在未开始抢答时按下抢答键，则犯规。显示器上显示并闪烁选手的编号。（3）参加选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示

4、选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。（4）如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示并闪烁0。三、总体方案设计（1）主持人有开始键和复位键，按下开始键后才能开始抢答，否则犯规。（2）用数码管显示，正常抢答后显示抢到的队号，如果犯规则闪烁显示队号。（3）如果10秒内没有抢答，则说明该题超时作废，用0闪烁表示。（4）复位键用于恢复犯规或超时状态如图1所示为总体方框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关拨到"清零"状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人

5、将开关置;开始"状态，宣布"开始"抢答器工作。定时器倒计时。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。四、仿真电路图按照总体电路图在仿真软件Multisim上一一选择芯片并进行连接，然后启动开关观察。我们将各部分电路在Multisim上连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，为各个开关设置好适当的键盘打开数值（例如，为某一开关设为1连接，则启动Multisim仿真按钮后，在键盘上按1则此开关就由断开状态变为连接状态）然后打

6、开Multisim的开关，即可根据显示器上显示的数字情况来判断电路设计是否成功。五、单元模块设计1．抢答器控制端电路功能介绍设计电路见图2所示。电路选用优先编码器74LS148和锁存器74LS279（实验中我们用74LS74来代替）来完成。该电路主要完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号（显示电路采用七段数字数码显示管）；二是禁止其他选手按键，其按键操作无效。工作过程：开关J5置于"清除"端时，RS触发器的R、S端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的优先编码工作标志端（图中5号端）＝0，使之处于工作状态。

7、当开关J5断开，J6置于"开始"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将抢答按键按下时（如按下J2），74LS148的输出经RS锁存后，CTR=1,RBO(图中4端)=1,七段显示电路74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=010,经译码显示为“2”。此外，CTR＝1，使74LS148优先编码工作标志端（图中2号端）＝1，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的此时由于仍为CTR＝1，使优先编码工作标志端为1，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将J5开关重新置“清

8、除”然后才