课程设计（论文）-4人智力竞赛抢答器

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1、湖南商学院数模设计报告4人智力竞赛抢答器摘要：数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；主持人按开始按钮示意开始，以上两部分组成主体电路。通过定时电路实现计时功能，构成扩展电路。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。在抢答电路中利用一个优先编码器译出最先选手再抢答。当选手问答完成后，主持人将系统恢复至零。关键词：抢答、计时1、设计内容及要求：1.设计内容抢到答题权的选手的编号并经LED显示器显示出来，同时还要封锁电路以防其他：本课题要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢

2、答器。2.设计要求：（1）4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（编号显示数码管灭灯）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，改选手编号立即锁存，并在编号显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先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，要求定时器开始倒计时，并用定时显示

3、器显示倒计时时间，同时扬声器发出音响，音响持续0.5秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答，抢答有效，扬声器发出音响，音响持续0.5秒，同时定时器停止倒计时，编号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）如果定时抢答时间已到，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0.5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。8湖南商学院数模设计报告（6）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。2、电路工作原理：电路由脉冲产生电路，锁存电路，

4、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音响产生。主持人开始时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止。3、选定系统设计方案，画出系统框图4人智力竞赛抢答器系统框图如下所示：振荡器译码器计时器显示器主持人显示编码转换电路译码器锁存器显示器显示选手4、单元电路设计参数计算及元器件选择电路是由双D型触发器CD4013、双四输入与非门CD4012、四二输入端与非门CD4011组成的智力竞赛抢答器。电路工作时，CD4012中的与非

5、门F1四个输入均呈高电平，F1输出低电平。由于按键开关SA1—SA2均未按动，CD4013中的A1—A4的D端，R端为低电平，则A1—A4的Q均输出高电平“1”状态，发光二极管VD1—VD4不亮，CD4012中的与非门F2输出低电平，CD4011中的与非门F3无信号输出，蜂鸣片BC不发声响。若第一组先按动按键开关SA2时，A1的D1端呈高电平，A1状态发生翻转，A1的Q

6、输出低电平“0”8湖南商学院数模设计报告状态，发光二极管VD1显示发光。A1的Q1

7、输出送出两路信号，一路送至F2的输入端，F2输出高电平使F3输出1KHZ音频信号，蜂

8、鸣片HA发出声响；另一路反馈给F1的输入端，使F1输出呈高电平。因此，无论是第二组，还是其它两组再按键开关时，由于CD4013的CP端为时钟脉冲下降沿，虽D端为高电平而不起作用。故此，A2—A4被锁住保持原状态，发光管VD2—VD4不亮。当主持人知晓是第一组最先抢答时，便按动按键开关SA1，A1的S1端复位，A1的Q1

9、输出高电平“1”状态，发光管VD1熄灭，BC发声停止，抢答器则又重新开始新的一轮抢答。4．1单元电路设计4.1.1以锁存器为中心的编码显示电路：此电路是以四D触发器74LS175为中心的编码锁存系统，编码器的作用是把锁存器

10、的输出转化成8421BCD码，进而送给7段显示译码器。其真值表为：锁存器输出编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100由真值表可得出A=Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1，B=Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1，C=Q4Q3Q2Q1,D=0无人抢答时，输出为零，有人抢答时，D触发器将数据送出同时封锁触发器脉冲，使其他人不能抢答，送出数据经编码器成为8421BCD码，送到七段显示器上，显示抢答选手的号码。该部分电路如下图所示4.1.2抢答电路：无人抢答时，输出为零。有人抢答时，D触发器

11、将数据送出同时封锁触发器脉冲，使其他人不能抢答，通过蜂鸣器输出。如图所示，当无人抢答时，4个D触发器的输出Q“与”在一起，为“1”，使脉冲能够进入触发器，有一人抢答时，与门中有一个变为“0”，