数电课程设计报告---四人智力竞赛抢答器

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1、四人智力竞赛抢答器1、设计目的1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。2、设计任务与要求1）设计任务设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。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（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。(3

2、)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，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。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，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）内抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答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

3、人将系统清零为止。(5)如果抢答定时已到，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1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。课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1老师讲解相关知识，发放设计题目理学馆报告厅第六周2查找相关资料，画电路草图图书馆、宿舍等第七周3上机，用Multisim设计详细电路宿舍第八周4购买元器件，排版焊接电路宿舍第九、十周5修改完善电路，宿舍第十周6现场答辩理学馆第十一周7完成课程设计实验报告宿舍及实验楼第十二周设计方案一、四人智力竞赛抢答器电路原理及设计电路主要由脉

4、冲产生电路、锁存电路、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产生音响。主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，如有选手抢答，倒计时停止，同时产生音响。扬声器数码显示脉冲电路倒计时器译码器数码显示扬声器锁存器编码转换电路译码器主持人选手图13四人智能抢答器原理图1、以锁存器为中心的编码显示电路抢答信号的判断和锁存采用触发器。以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化成8421BCD码，进

5、而送给7段显示译码器。编码后的逻辑函数真值表和表达式，分别如下：真值表锁存器输出编码器输出Q4Q3Q2Q1DCBA00010001001000100100001110000100表达式：A=Q1+Q3;B=Q2+Q3;C=Q4;D=0:2、1HZ信号的产生由于设计中用到秒脉冲，所以我选择用555定时器来产生秒脉冲，为了减小误差，得到精确的秒脉冲，也为了用脉冲驱动74LS175来锁存选手抢答的信息，必须用较高频率的脉冲。先用555定时器产生100HZ信号，用来驱动74LS175。再经过两个74LS160分频之后就得到1HZ信号。设计电路如

6、下；3、倒计时显示电路电路采用十进制同步减法计数器74LS190，再接74LS48驱动七段译码馆，74LS48与七段译码之间接200欧姆的电阻，起到限流作用。主持人宣布开始时，按下按钮，同时使计数器置数为“9”，并在脉冲作用下开始倒计时并在显示器上显示，到零时停止。4、音响电路：利用74LS121产生抢答脉冲输入由555组成的单稳态触发器，再接入蜂鸣器，根据脉冲宽度可计算得蜂鸣器鸣叫时间。再由主持人、选手、倒计时共同控制它的输入，使其在主持人开始、选手抢答、倒计时到零时都能鸣叫。由于MNLTISIM软件中没有74LS121这个元件，我自

7、己改编了一个，但仿真不了，这也成了我这次课程设计中唯一的瑕疵。二、元件清单和工具元件清单编号型号作用个数174LS175锁存器1274LS32二输入或门1374LS48译码器驱动2474LS40四输入与非门1574LS04非门1674LS190倒数电路1774LS160分频电路2874LS121控制蜂鸣器1974LS00三输入非门110555定时器产生100HZ脉冲、单稳态触发器211蜂鸣器报警系统112七段译码器显示选手编码和剩余时间213电容10U.10N各214电阻200欧姆、限流作用1415电阻5.6K、3K、91K各116触发

8、开关选手输入信号417二元开关主持人控制源1使用工具：电烙铁。万用表、焊锡、电源等三、问题及解决方法在设计电路仿真时，秒脉冲按照理论值应该是正确的，但仿真出来的结果确有很大的偏差。这使我很郁闷，难道设计出错