毕业设计-四路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

目 录

摘 要 ............................................................................................................................... I 目 录 .............................................................................................................................. II 绪 论 ............................................................................................................................... 1 第1章 方案与论证 ......................................................................................................... 2

1.1 设计要求 ............................................................................................................. 2 1.2 方案论证 ............................................................................................................. 2 第2章 单元电路设计 ..................................................................................................... 4

2.1 抢答器按键保持与封锁电路 ............................................................................. 4

2.1.1 74LS74D触发器 ........................................................................................ 4 2.2 选手号码显示电路 ............................................................................................. 6

2.2.1 74LS148优先编码器 ................................................................................ 6 2.2.2 74LS248七段译码器 ................................................................................ 8 2.3 脉冲发生器电路 ............................................................................................... 10

2.3.1 555定时器 ............................................................................................... 10 2.4 8421BCD码递减计数器电路 ........................................................................... 12

2.4.1 十进制可逆计数器74LS192 ................................................................. 12 2.5 抢答及限时鸣响电路 ....................................................................................... 14

2.5.1 74LS04非门 ............................................................................................ 14 2.5.2 74LS02与非门 ........................................................................................ 15

总 结 ............................................................................................................................. 17 参考文献 ......................................................................................................................... 18 附录Ⅰ 总电路图 ........................................................................................................... 19 附录Ⅱ 元器件清单 ....................................................................................................... 20

绪 论

关于这次设计的用于多人竞赛抢答的器件，在现实生活中很常见，尤其是在随着各种智益电视节目的不断发展，越来越多的竞赛抢答器被用在了其中，这种抢答器的好处是不仅能够锻炼参赛选手的反应能力，而且能增加节目现场的紧张、活跃气氛，让观众看得更有情趣。可见抢答器在现实生活中确实很实用，运用前景非常广泛。

在知识竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一位选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。这次设计就是用几个触发器以及三极管巧妙的设计抢答器，使以上问题得以解决，即使两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题。本文主要介绍了抢答器的工作原理及设计，以及它的实际用途。

第1章 方案与论证

1.1 设计要求

（1）设置一个系统清除和抢答控制开关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。 1.2 方案论证

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4068 8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1.2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。

显示电路 显示电路 发光二极管 抢答电路 倒计时电路 CP 报警电路 总控制电路

图1.2 智力竞赛抢答器电路原理框图

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。