四路智力竞赛抢答器设计

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1、智力竞赛抢答器的设计摘要：本文设计可供四人抢答的抢答器电路并对其进行仿真。首先本文提出了一种控制以及计时电路的方案，并对其进行了论证。设计方案先利用D触发器及优先编码器74LS148N组成的抢答电路实施抢答电路的运行，然后利用555集成电路构成秒脉冲发生器；然后用其产生的矩形波触发倒计时计数器；运用输出的进位电压控制计时器的停止，并发生警报。然后用Multisim9对电路进行仿真和整体的性能指标测试。经过测验，得到了比较符合要求的仿真结果。关键字：D触发器；优先编码器74LS148；七段显示译码器74LS48；555集成电路；递减计数器；一．概要1．设置一个系统清除和抢

2、答控制开关S，该开关由主持人控制；2．抢答器具有锁存与显示功能；3．抢答器具有定时抢答功能，定时时间为60秒，当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时；4．如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。二．方案设计与论证设计的方案有以下两种：方案一：用CD4511、CD4068各一个电阻，开关，三级管和二级管若干及七段显示器构成抢答电路。本电路的控制方法是利用开关进行输入编码当按键第一次就接下时，输出由1111110变为所接下的键值的BCD编码经40688输入与门和一个三级管控制后输出CD4511第五脚使其从底电平变为高电平，从而

3、锁住CD4511，实现抢答功能。计数器利用两个CD40110和CD4011组合成60秒的加法计数器。此电路原理简单，制作方便，但显示不为倒计时，观看比较不方便。方案二：抢答电路由四个D触发器74LS74N，或非门4002BT，开关若干，优先编码器74LS148及七段显示器等组成。本电路的控制方法是利用开关进行高低电位的输入，当四个开关有一个有优先按下时，D触发器的输出端输出的高电位通过或非门进入其他D触发器的异步复位端从而使其他选手的输入信号锁存成无效。倒计时电路由74LS192,七段显示器，及555定时电路组成。此电路的设计虽然较复杂，但是能很好实现所要求的功能。通过

4、比较二个方案的特点，本电路采用方案二！智力竞赛抢答器的设计方框图如图1所示。包括抢答器电路，秒脉冲发生器电路、计数器电路、译码与显示电路、报警电路和外部控制电路（辅助时序控制电路）等六个部分组成。计时电路递减计时，每隔1秒钟，计时器减1。其中抢答器，计数器和控制电路是系统的主要部分。抢答器电路完成抢答功能，计数器完成60秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数器、暂停/连续计数、译码显示电路的显示功能。当计时器递减计时到零（既定时时间到）时，显示器上显示00，同时警报灯点亮。抢答电路显示电路倒计时电路CP报警电路总控制电路显示电路发光二极管图1智力竞赛抢答器

5、电路原理框图设计思路：利用D触发器上的置位或复位实现抢答电路的信号的优先输入，通过优先编码器和显示译码器把优先抢答的选手号码显示出来；由定时器发出的秒脉冲信号经过递减计数器，译码器，再由数码管显示出来，中间包括控制电路。三、电路设计原理与电路图1、抢答器按键保持与封锁电路图2按键保持与封锁电路该电路可以完成两个功能：一是能够分辨出选手按键的先后顺序，并且能够锁存优先抢答选手的号码，同时译码显示电路显示编号；二是后面的选手按键操作将无效。工作过程：开关J6开启时，则输入为高电位“1”，经过四个或非门后变成低电位“0”。则四个D触发器的异步复位端将触发器置“0”，抢答电路处

6、于系统清零状态；当J6闭合时，抢答电路处于工作状态。当抢答开始，若J1先按键，则Q1端输出高电位“1”通过或非门变成低电位“0”，将其他D触发器置0，则抢答信号输出为“1110”（J4J3J2J1），然后通过输出选手号码显示电路显示对应号码。2、选手号码显示电路图3选手号码显示电路该电路由优先编码器74LS148N和3、秒脉冲发生器电路发的发挥如图所示4、8421BCD码递减计数器电路5、辅助控制电路部分电路四．智能抢答器的测试结果1、智能抢答器的锁存与抢答功能2、定时器的暂停/减数功能3、电路报警功能五．结论、性价比经过设计调整后，该电路基本符合任务书上的性能指标。整

7、个电路都是应用了，在平时做实验中用过的器件，应用到的知识也平时学过的。脉冲的设计，计数器的应用，译码器的利用，与非门的合理连接，最终连成符合任务书上的电路。本电路采用的都是简单且常见的元器件，市面上比较容易买的到，性能基本符合技术要求。实际上这种照明灯在几年前已经上市了，价格不贵。而且产品的原理和材料基本上和我们设计的相似，从此也可以验证，我们的设计还是有一定的合理性。当然若做成产品，还是有些不足之处需要改进。六．课设体会及合理化建议在此次设计中，我将课本理论知识与实际应用联系起来，按照书本上的知识和老师讲授的方法，首先分析研究此次电路设