智力竞赛抢答器电路课程设计说明书

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1、武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书智力竞赛抢答器电路设计1技术指标设计一个四组抢答器，有人抢答时，蜂鸣器发声，同时优先抢答者对应的指示灯亮，而后抢答者对应的指示灯不亮。主持人具有将抢答器复原的功能。2设计方案及其比较2.1方案一采用74LS175为主芯片的设计方案图1为74LSl75管脚图。其中，CLR是异步清零控制端(低电平有效)。D1～D4是并行数据输入端，CLK为时钟脉冲端，Q1～Q4是并行数据输出端，/Q1～/Q4是Q1～Q4的反码数据输出端。(注：/Q1代表Q1的非，下同)图174LS175管

2、脚图表19武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书为74LS175的功能表。当CLK引脚输入上升沿时，D1～D4被锁存到输出端（Q1～Q4）。在CLK其他状态时，输出与输入无关。其异步复位端为低电平时，Q1～Q4输出为低，/Q1～/Q4输出为高。表174LS175的功能表清零时钟输　　入输　　出工作模式CLK1D2D3D4D1Q2Q3Q4Q0×××××0000异步清零1↑1D2D3D4D1D2D3D4D数码寄存11××××保　　　持数据保持10××××保　　　持数据保持抢答器的电路设计图使用Protel绘制，

3、结果如图2所示。图2抢答器电路设计图方案一其工作原理为：电路上电后，按下复位按键S0（裁判）实现清零功能，/Q1～/Q4输出高电平，与之相连接的指示用的四个LED全熄灭。同时以Q1～Q4作为输入的或非门输出为高电平，经非门输出低电平，蜂鸣器不响；经与门使脉冲正常输入。松开复位键，电路进入准备状态。假设有按键S3(3号选手)被按下，Q3输出变为高电平，/Q3变为低电平。从而导致9武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书对应得LED被点亮，或非门的输出将由高变成低电平，经非门变为高电平使蜂鸣器鸣叫。同时或非门的低

4、输出经过与门使得脉冲信号无法进入CLK端，即芯片的CLK保持低电平，此时芯片处于数据保持状态，按下除复位之外的任何的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定，达到阻止其他选手抢答的目标。而后，裁判按下复位，准备进入下一轮抢答。2.2方案二采用74LS192为主芯片的设计方案74LS192是同步可逆双时钟计数器，具有“异步清零”和“异步置数”功能，它们的外引线管脚排列见图3，功能表如表2所示。R为清零端，/LD为置数端，CP+为加计数端，CP-为减计数端，/CO为非同步进位输出端，/BO为非同步借位输出端,D0～D

5、3为数据输入端，Q0～Q3为数据输出端。本次设计只采用置数，清零，保持三项功能，不需要计数功能。图374LS192管脚图表274LS192/193的功能表输入输出RCP+CP-D0D1D2D3Q0Q1Q2Q31XXXXXXX00XXI0I1I2I301↑1XXXX011↑XXXX0111XXXX0000I0I1I2I3加计数减计数保持抢答器的电路设计图使用Protel绘制，结果如图4所示。其工作原理为：电路上电后，将CP+（即UP）始终置于高电平，按下清零按键S0（裁判），Q0～Q3（即QA～QD）输出低电平，与之相

6、连接的指示用的四个LED全熄灭。同时以Q0～Q3作为输入的或门输出为低电平，蜂鸣器不响，CP-（即DWN）和/LD均为低电平。松开清零按键，电路进入准备状态（送数状态）。这时，假设有按键S29武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书(2号选手)被按下，Q2被送入高电平，对应的LED被点亮，或门的输出将由低变成高电平，蜂鸣器鸣叫。同时CP-和/LD均为高电平，此时芯片处于数据保持状态，按下除复位之外的任何的按键都将不会发生电路状态的变化，即输入被锁定，达到阻止其他选手抢答的目标。而后，裁判按下清零，准备进入下一

7、轮抢答。图4抢答器电路设计图方案二2.3方案比较方案一与方案二整个设计思路是一样的，主要区别就在于根据不同的主芯片稍加改造电路布局。可以发现，方案二设计较简便，只使用了2个芯片，而且不需要外加时钟脉冲，在条件相对简陋的情况下具有优势。3实现方案以CC4042锁存器为主芯片设计方案图5为4D锁存器CC4042的外引线排列图，表3为其功能表。其中，D1～D4是数据输入端，CP为时钟输入端，M为时钟方式控制端，Q1～Q4是并行数据输出端，/Q19武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书～/Q4是Q1～Q4的反码数据

8、输出端。图5　CC4042是四D锁存器外引线排列图表3　CC4042功能表CPMDQLLDD↑L×锁　　存HHDD↓H×锁　　存本次设计采用低电平控制，即置M（POL）为低电平，电路设计如图6所示。图6抢答器电路实现方案9武汉理工大学《专业课程设计（一）》课程设计说明书工作原理为：电路上电后，复位按键S0（裁判）打向低电平，经过与门作用使CP处