竞赛抢答器设计报告

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1、一、设计内容：为了保证抢答竞赛的公正性、准确性、提高竞赛得分的透明性并能产生激烈的竞赛气氛，要求由电子电路实现一个多人参赛,具备限时开始抢答,限时结束抢答,抢答结束后有声、光指示并能加/减计分的“竞赛抢答器”。二、主要要求及指标：1.设一个主持人按键,供主持人宣布抢答开始.抢答开始后,四个抢答按键才有效,同时启动限时定时器。2.设四个抢答按键供四人抢答使用，第一个抢答键按下后要锁住抢答器，并用声、光指示，要显示是几号按键抢到。后按的抢答键不起作用。3.安排倒计数定时器。开始后若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答。倒计数定时器的时间可以随意预置。倒计数计数脉冲要准确。4．设两个计分

2、按键，加/减由主持人控制。5．每组安排一个三位加/减可逆计数器实现计分，从预置的１００分开始，答对者加１０分，答错则扣１０分。三、设计思路及电路工作原理：设计思路及原理根据要求可以将电路分为三大部分，控制抢答结果的抢答电路；负责倒计时的倒计时电路；完成分数加减的计分电路。其中抢答电路最为重要，倒计时电路与计分电路都由抢答电路控制，倒计时电路与计分电路有很多相似的地方所用的芯片应该相似，关键在于如何将三个电路联系在一起。抢答电路要实现的功能是在主持人开关控制下能够让四个选手抢答，并且在第一个人抢答之后其他人不能抢答。这就要求电路能够进行优先编码并且能够锁存优先编码。编码器使用74LS14

3、8能够实现四位的抢答，要实现锁存只需要将该芯片的使能端EI变成高电平。能够让主持人控制编码器可以通过基本RS触发器或者与非门实现，但是后者显然逻辑会比较复杂所以放弃。11倒计时电路，可以通过秒脉冲触发计数器的使其实现倒计时，同时要在有选手抢答后停止倒计时，就需要计数器有一个类似使能端的端口。使用74LS192芯片可以将秒脉冲接入DOWN端UP端接高电平能够实现单一的倒计时。需要倒计时停止的时候，可以给CLR端输入高电平，此时计时器清零。同时也可以使用74LS190实现相同的功能，与前者不同的是190在有人抢答后可以显示剩余时间，而且其接线要比192简单，只需将U/D端接高电平即可倒计时

4、。需要停止倒计时将CTEN端接高电平就可以。计分电路，要实现两个开关控制四个人的分数就必须要有数据分配器，使用74LS138可以将译码器转译出的二进制数分配到各个选手的计分电路中。各个选手的计分电路由74LS190为主要芯片，当数据分配器的信号输出后只有相应的计分电路被导通，在数据分配器的信号输入端输入脉冲信号，给出脉冲后只有相应的选手的分数会变动。竞赛抢答器的结构框图如下：定时电路主持人控制开关译码显示译码电路抢答电路加减分电路选择器四、设计方案的比较选择抢答电路：1、用与非门等逻辑门电路拼凑出所需的逻辑结果。弃用原因：涉及的门电路过多，在实际连接中容易出错。2、用基本RS触发器。无

5、需时间脉冲就能触发，容易实现清零与置数功能。弃用原因：实验室没有提供基本RS触发器。3、用74LS76JK触发器，功能基本能够代替基本RS触发器。加减分电路：1、用JK触发器实现可逆二进制计数器。弃用原因：需要五位二进制，多位二进制转化为十进制难实现并且使用芯片过多。112、用74LS192可预置加减法器。弃用原因：要方便的实现加减转换比较困难。3、用74LS190实现加减法功能。使用原因：能够实现两位十进制加减法，且加减转换方便，可预置分数。计时电路：1、用74LS192可预置加减法器。弃用原因，可以实现所需要求，考虑到加减分电路中使用的是74LS190芯片，为简化电路放弃使用。2、

6、用74LS190芯片。与加减电路中使用相同的芯片，简化连接和准备的过程。四、单元电路设计：（电路结构的选择及主要特点，工作原理，要完成的任务；画出必要的功能表格、时序图、状态表或要实现的指标、逻辑流程、波形图、时序图或真值表等；画出电路图；元器件的选择、计算、具体参数值、元器件型号；逻辑推理过程、状态转换表、卡诺图；关键元件的资料说明）。1、抢答电路：抢答电路要实现当主持人开关在“清零”端时，任何选手抢答均无效。当主持人开关“开始”时，触发倒计时电路开始计时，并且允许抢答。当有选手抢答时显示管显示抢答者编号，反馈至倒计时电路使其停止计时，并且其它选手抢答无效。对于74LS148芯片，其

7、真值表及管脚图如图Inputs

8、OutputsEI

9、01234567

10、A2A1A0

11、GSEO---

12、-----------------

13、----------

14、-------1

15、XXXXXXXX

16、111

17、110

18、11111111

19、111

20、100

21、XXXXXXX0

22、000

23、010

24、XXXXXX01

25、001

26、010

27、XXXXX011

28、010

29、010

30、XXXX0111

31、011

32、010

33、XXX01111

34、100

35、010

36、XX011111

37、101

38、0111