第一篇：智力競賽搶答器的設計與制作

我們的課程設計的實驗報告

智力競賽搶答器的設計與制作

一． 設計任務與要求

1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S0 ~ S7表示。

2.設置一個系統清除和搶答控制開關S，該開關由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示，同時揚聲器發出報警聲響提示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

4.搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動“開始”鍵后，定時器進行減計時，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間0.5秒左右。5.參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答的時間，并保持到主持人將系統清除為止

6.如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，系統報警并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。

二、設計原理與參考電路

1．數字搶答器總體方框圖

如圖所示為總體方框圖。其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關。

2．單元電路設計

本搶答器僅用兩塊數字芯片便實現了數顯搶答的功能，與其他搶答器電路相比，有結構簡單、成本低、制作方便的優點。實用可靠、成本極低，十分適合學校教學使用。

設計原理圖：

原理圖見上圖所示，ＣＤ４５１１為常用的四－七段ＢＣＤ譯碼器，其ＬＴ為試燈腳；ＢＩ為消隱（滅燈）腳，ＬＴ和ＢＩ接高電平（電源）；ＬＥ端為選通腳，開始搶答前ＬＥ接低電平。{1}、{2}、{6}、{7}腳為ＢＣＤ碼輸入端，{9}～{15}腳為七個輸出端，直接驅動數碼二極管顯示器，接通電源開關Ｋ，數碼管顯示“０”。

CD4511真值表如下：

3．鎖存電路與7段顯示譯碼

74LS30引腳圖

Ｓ0～Ｓ7為8個搶答按鍵，ＣＤ４５１１是ＢＣＤ碼７段譯碼器。74LS30是８輸入與非門.初始狀態下，ＣＤ４５１１驅動ＬＥＤ數碼管顯示０，即ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ這六個筆畫為１，僅ｇ筆畫為０，現將ｇ筆畫信號用三極管9013反相，這樣，在初始狀態下，74LS30的８個輸入端便全為１，其輸出為０，使７段譯碼器ＣＤ４５１１處在譯碼狀態，這時按鍵信號可以輸入。又因顯示除０以外的其他數字時，a～ｇ這７個圖畫信號至少有一個是０，使74LS30輸出１，相應地，７段譯碼器ＣＤ４５１１處于鎖存狀態。所以當某一按鍵按下時，74LS30就輸出鎖存信號１，使７段譯碼器ＣＤ４５１１將已鍵入的數字鎖存顯示。這樣，后按下的鍵就不起作用了，數碼管就只顯示最先按下的鍵號，起到了搶答的作用。Ｒ３和Ｃ１組成積分電路對鎖存信號作短暫的延時，其作用是讓數字電路有足夠的響應時間，使鎖存穩定，以免顯示亂碼。Ｓ8為復位鍵，該鍵在主持人喊“開始”前按下，按下后數碼管顯示０。

4.數碼管引腳

5．所需的實驗器材：

a.實驗電路面包板一塊

b.CD4511、74LS30、共陰譯碼管各1只

c.二極管9只、開關9只、0.01uf電容1只、9013三極管1只

d.100K電阻4只、10K電阻2只、2K電阻1只

智力搶答器電路圖

智力搶答器實例圖

三．易出現的一些錯誤

1． 顯示器上不顯示數字，我們從后級往前級進行測試，首先用1.5～2V的電壓作用各個筆段,看對應各筆段是否亮,判斷是否完好。若完好則繼續檢測CD4511芯片是否完好。在CD4511的A、B、C、D四個輸入端隨意輸入一組二進制數碼（用高低電平表示1和0，此處注意要用到8V以上的電源電壓），看是否能顯示數字。無顯示的故障一般問題出在這兩個環節。

2． 若顯示器上顯示的是不符合要求的數字，在設計原理正確的前提下，首先通過測試判斷CD4511的輸出a～g與LED管的a～g筆段是否連接有錯。其方法是CD4511的輸出a～g分別按規律輸入高低電平，觀察LED管是否顯示相應的數字。如果這個環節正常，則問題在二極管編碼電路，再逐一進行檢查。

3． 如果不能鎖存，或是鎖存不了1和7，則問題在鎖存電路，應該從原理上進行分析。鎖存電路的設計原理是：啟用CD4511的鎖存功能端LE，高電平有效，即輸入高電平時執行鎖存功能。鎖存器應能鎖定第一個搶答信號，并拒絕后面搶答信號的干擾。如何設計呢，我們對0～9十個數字的顯示筆段進行分析，只有0數字的d筆段亮與g筆段滅，其它數字至少有一點不成立。由此可以區分0與其它數字。我們將LED管的a筆段與g筆段的輸入信號反饋到鎖存電路，通過鎖存電路控制鎖存端LE輸入為0或1（鎖存與否）。當LED顯示器顯示為0時，LE=0，CD4511譯碼芯片不鎖存；當LED顯示器顯示其它數字時，LE=1，芯片鎖存。這樣只要顯示器上顯示為0，CD4511譯碼芯片才不鎖定，顯示其它數字均鎖存。所以只要有選手按了按鍵，顯示器上一定是顯示1～8的數字，LE=1芯片鎖存，之后任何其他選手再按下按鍵均不起作用。例如SB1鍵先按下，顯示器上顯示1，LE=1芯片鎖存，其他選手再按SB2～SB8，顯示器上仍顯示1，SB1按下之后的任一按鍵信號均不顯示。直到主持人按清零鍵SB9，顯示器上又顯示0，LE=0，鎖存功能解除，又開始新一輪的搶答

若所有的數字都不能鎖存，說明不管LED顯示什么數字，CD4511管腳的5腳輸入為電平，可能是5腳與地短接或者是鎖存電路的兩個二極管VD13和VD14斷開等故障；若只有1和7兩個數字不顯示則可以分析一下其原因：顯示1和7數字時g段不亮，CD4511的g輸出端為低電平，VD14截止，而b段亮d段不亮本應該三極管VT截止而使VT13導通，產生高電平（鎖存信號）給LE，現在不能鎖存說明VD13截止，推斷是三極管擊穿損壞。

4． 在測試的過程中我們一定要注意，高低電平的測試電壓數值要針對不同的電路而選取不同的數值。比如，針對LED管，高電平只能用1.5～2V,而在CD4511的輸入端高電平要用到8V以上的電源電壓。選高了，會燒管子；選低了，會看不到效果，甚至產生誤判斷。5.判斷PNP型和MPN型晶體管：用萬用表的R×1k(或者R×100)檔。用黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆分別接其它兩腳。如果表

針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆接晶體管的某一個管腳，用紅表筆接其它兩腳。如果表針指示的兩個阻值都很大，那么黑表筆所

接的那一個管腳是PNP型的基極，如果表針指示的兩個阻值都很小，那么黑表筆所接的那個一個管腳是NPN型的基極；如果表針指示的阻

值一個很大，一個很小，那么黑表筆所接的那一個管腳不是基極。這就要另換一個管腳來試。以上方法，不但可以判斷基極，而且可以

判斷是PNP型還是NPN型晶體管。

判斷基極后就可以進一步判斷集電極和發射極。先假定一個管腳是集電極，另一個管腳是發射極。然后反過來，把原先假定的管腳對調一下，再估測β值，其中，β值大的那次的假定是對的。這樣就把集電極個發射極也判斷出來了。

四.遇到的困難及解決的方法:

1.我們這次做的八路搶答器是安裝在面包板上的。在安裝電路之前要仔細的檢查一下面包板的導通狀態。也許在面包板的插孔里面留下硬線的鐵絲。或有的2個孔之間不能導通的倒通了。在安裝元件之前都要把這些問題排除掉。要不然在調試的時候很難找到問題的出錯點。

2.在安裝的時候要小心不要把二極管的正反接錯了。要不然在數碼管就不能顯示正常的數字。有時候連數碼管都不亮。

3.在安裝開關的時候要注意4腳開關的腳的導通狀態。在接導線的腳和接二極管的腳之間不能讓他們短路。要不然開關就起不到開關的作用了。相當于導線。在設計中還有一只三極管，同樣也要正確的判斷它們3只腳的b，c，e，如果出錯了，則74LS30的鎖存功能將遭到破壞。

4.在布線的時候也要注意，鐵絲不能插的太深，也不能搭高架橋似的，因為這些細節的出錯往往很難找到錯的原因

五．知識競賽搶答題實戰心得體會

知識競賽過程中，搶答題可以說是唯一拉開分數的一個競賽項目。一般的知識競賽，不論設置必答題、共答題還是風險題，大多都是選手復習過的，除非選手自己沒有記住，不然，不會出現分數差距，只有搶答題，才會把各參賽隊的分數拉開。所以，仔細研究搶答題的技巧就等于是否能夠得到冠軍的問題。

先做一個假定的先決條件：知識競賽的題目各參賽隊都做過復習，競賽試題沒有超出復習范圍，這次知識競賽就是回答題目，沒有什么技能比賽，也沒有什么評委打分。————實際的知識競賽大多都是這樣的，那么決定勝負就在搶答題這個環節了，即使有風險題也沒有大作用了，因為風險題再難，各隊參賽隊員也會答出來，不會答的估計只有評委和觀眾了。

1、操作搶答按鈕要以穩為主

一般都會進行搶答器的搶答測試，作為選手要充分利用這個測試機會，多按幾下，找到手感。——這是次要的 第一題和第二題，一定要沉住氣，決不可以冒搶，就是違例搶答。寧可不按搶答器按鈕，也決不可以違例被倒扣分。這是因為，一般的知識競賽搶答題最合理的題量是平均每隊2到4道題，以6組為例，就應該有12到24題的數量（個別沒有主辦競賽經驗的會出6題甚至更少）。通過前兩道題，迅速掌握主持人是如何控制搶答器的違例操作的，判斷出主持人對違規判罰的尺度是緊是松——這是熟悉敵情

按照前兩題的心得開始出擊。

2、本隊分數已經領先，尤其是領先2道題以上的分數，在搶答的過程中，要求穩，不要急躁，此時的原則是寧可不搶，決不能違例。

3、搶答題一般都是搶答成功回答問題加分，搶答違例試題作廢被扣分。基于這個方式，我們分析可以知道，由于題目數量有限，在大家都會的情況下，可以說，搶答成功的幾率基本是相同的，你如果想多得分，就得冒違例的風險，一旦違例被扣分，就等于你讓對手回答正確了兩道題。所以出現違例，通常很難再扳回勝局。這就是站長為何始終強調以穩為主。

4、搶答過程中，本隊與各隊搶答的機會差不多，這是正常的。如果出現了一個參賽隊搶答機會多而又不違例，其他的很少搶答成功，那么作為沒有搶答上的選手，這是必須要考慮策略。可以采取籃球賽的叫停方式——即立即舉手示意主持人或評委，對搶答器提出置疑，一般知識競賽由于主辦方沒有經驗，不會在搶答題過程中考慮細致規則，這時就是選手有什么其他舉動也不會被扣分的，讓主持人重新測試搶答器，其目的就是延緩得分多的隊伍的搶答，這個搶答尤其是根據主持人說“開始”的方式，完全是一種感覺，這樣被叫停了，對手的良好搶答感覺就喪失了。或者讓主持人到自己的競賽臺前，借口就是聲音傳輸的距離遠等理由，目的就是為了給主持人施加壓力，讓他對競賽的嚴與松把握好。

5、搶答題的比賽與搶答器的功能有很大關系，本站的電腦搶答器有三種搶答方式，已經可以避免主持人的人為因素了。但電子搶答器的成功與違例，完全靠主持人來操作。一般采用的都是主持人說“開始”的同時，按下主持人控制器，就是再高明的主持人在20多題的主持過程中，也不可能完全做到同步。這樣一輪搶答題的比賽就看主持人的水平了，這里站長不想去談主持人，還是說選手，選手必須揣摩主持人的在搶答環節的風格，看他是說“開始”在先，還是按下主持人控制在先。來決定自己下手的早與晚。

6、如果一個知識競賽的搶答環節完全靠主持人說“開始”，而且主持人人為判斷違例的話，就應該大膽出擊了，由于沒有設備做裁判，完全憑主持人的感覺，那么任何一個主持人也不敢給某隊始終判違例或成功，如何主動駕于主持人就看選手的功夫了，這個有點不在本文的探討之內。

搶答題如此重要，怎么辦呢？談幾點實戰經驗心得。

7、如果題目有一定的難度，就是說，不是每題都可以回答上的，那么選手三人都應該把手放到搶答按鈕上，不論那個會回答，都會第一時間按下搶答器。如果你們選用的搶答器的按鈕就是指甲大小的（有的電子搶答器太簡陋了。用本站的電腦搶答器可好多了）那么請三位選手也要手疊手放在一起。

按搶答按鈕時，不應該是拍，而是手放到按鈕上，下壓按鈕。由于搶答按鈕反應速度在百分之一秒以上，所以，用手去拍，這段距離就把搶答的時間耽誤了。就是按按鈕，也應該是用手勁，而不是肩先用勁來帶動手勁，作者這是參與多次競賽總結看到的。總之，搶答有許多技巧的。

第二篇：智力競賽搶答器的制作與調試

電子工藝實訓報告

實訓課題

智力競賽搶答器的制作與調試

學號 年級 學院 專業 姓名 指導教師

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一．實訓目的

(1)學習識別簡單的電子元件與電子線路；(2)學習并掌握搶答器的工作原理；

(3)按照圖紙焊接元件，組裝一臺搶答器，并掌握其調試方法。

二．實訓器材

(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵。(2)螺絲刀、鑷子等必備工具。

(3)焊錫絲，由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。(4)三節5號電池。

三．實訓概要

（一）電路元件選擇

為使硬件電路設計盡可能合理，應注意以下幾方面：

(1)盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。

(2)留有設計余地。在設計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設計，如果現在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。

(3)程序空間，選用片內程序空間足夠大的單片機，本設計采用AT89C51單片機。

(4)I/O端口，在樣機研制出來后進行現場試用時，往往會發現一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設計就預留出一些I/O端口，雖然當時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。

（二）發搶答器裝配零件，檢查和熟悉各種零件

老師讓我們多次熟悉搶答器的電路圖和熟悉電路元件，并調試元器件的好壞。這一天的工作是相對輕松的，僅僅是熟悉電路圖和學習使用常用電子儀器儀表，和識別檢測常用的電子元件。這一天最重要的就是常用電子元件的識別和檢測。我們常見的電子元件就是電阻、電容。電阻上的色帶是就是電阻的色環標記法，通過色

環來表示電阻的大小，有效數字、倍率和允許誤差。現在見到的電阻的色環有四道和五道的，四道環的有效數字是前兩道環所代表，而五道環是由前三道所代表。接著識別電容器，電容用于交流耦合、濾波、隔斷直流、交流旁路和組成振蕩電路等，電容的標注分為直接標注和色標法。通過學習，我明白了直接標注的電容是用數字直接表示電容量，不標單位。標注1～4位整數時，其單位是pF，標注為小數時，其單位是μF。也有用三位數字表示容量大小，默認單位是pF，前兩位是有效數字，第三位是有效倍率（10m），當第三位是9時，則對有效數字乘以0.1。而色標法則同電阻器的標注。檢測電容的方法是利用電容的充放電特性，一般用萬用表電阻檔測試電容的充放電現象，兩只表筆觸及被測電容的兩條引線時，電容將被充電，表針偏轉后返回，再將兩表筆調換一次測量，表針將再次偏轉并返回。用相同的量程測不同的電容器時，表針偏轉幅度越大說明容量越大。測試過程中，萬用表指針偏轉表示充放電正常，指針能回到∞，說明電容沒短路，可視為電容完好。現在說明在模擬電路中常見的二極管，通常二極管有整流、檢波、穩壓、發光、發電、變容、和開關二極管等。檢測二極管我們利用的是二極管的正向導電性，正向導通反向截止，可以判斷管子的好壞。

(三)熟悉搶答器的裝配圖

圖1 搶答器的組成框圖

我們在實驗里認真熟悉搶答器的電路板的裝配圖。

圖2原理框圖

(四)焊接各種零件

這一天，我們就真正進入到電子技術實習的操作中去了，以前雖然接觸過電烙鐵，但畢竟沒有實際操作過，總是懷有幾分敬畏之心。而電子電路主要是基于電路板的，元器件的連接都需要焊接在電路板上，所以焊接質量的好壞直接關系到以后制作搶答器的成敗。因此對電烙鐵這一關我們是不敢掉以輕心的。影響焊接質量主要取決于焊接工具、焊錫絲和焊接技術。對焊接工具和焊錫絲這樣的物品我們是沒任何辦法的，唯一可以改善的就是我們的焊接技術，所以焊接技術就直接決定了我們實習的成敗。焊接時雖然膽戰心驚，但還是總結出了心得，就是焊錫要用一點點下去，電烙鐵要在錫水熔化后產生光亮就拿開，這樣就能焊出光亮圓滑的焊點了。將他們插好后就依次拆卸下來，先焊接電阻，再焊二極管，然后是四個芯片，焊接時注意二極管的極性，管腳要放入相應位置。

四．實訓原理

四路搶答器實現功能

四路搶答器具有清零和搶答控制，可由主持人操縱避免有人在主持人說“開始”前提前搶答違反規則。優先判斷、編號鎖存，通過LED顯示。當一輪搶答之后，最先搶答選手的LED點亮，禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作“復位”狀態按鍵S5。

根據電路原理圖，四路按鍵S1，S2，S3，S4對應的顯示燈是D1，D2，D3，D4。74HC175的時鐘由555振蕩電路產生。

初始狀態：當有時鐘信號輸入到CLK引腳時，D觸發器的輸入等于輸出，四路輸入引腳為低電平，輸出引腳Q端輸出低電平，三極管Q1，Q2，Q3，Q4截止。發光二極管D1，D2，D3，D4處于熄滅狀態。

搶答狀態：當主持人宣布搶答有效，選手按鍵搶答，假設1號選手最先按下S1鍵，D觸發器的輸入D1等于輸出Q1（高電平），三極管Q1導通，發光二極管D1點亮。此時，/Q1引腳輸出電平到74LS20（4路與非門），時鐘信號被鎖存，74LS20輸出端一直為高電平。D觸發器停止工作，其它選手按鍵無效。

復位狀態：再次搶答，主持人按下鍵S5是D觸發器復位，回到初始狀態。

五．電路調試

檢測調試步驟：

（一）、檢查與調試

上電前的檢測，用萬用表測量電源輸入的+5V腳和GND腳，確保它們之間沒有短路才可進行下面的檢測。

四路按鍵S1，S2，S3，S4對應的顯示燈是D1，D2，D3，D4。

當按下S1鍵時，D1亮，再按S2,S3,S4鍵無效，直到按下復位鍵S5。當按下S2鍵時，D2亮，再按S1,S3,S4鍵無效，直到按下復位鍵S5。當按下S3鍵時，D3亮，再按S2,S1,S4鍵無效，直到按下復位鍵S5。當按下S4鍵時，D4亮，再按S2,S3,S1鍵無效，直到按下復位鍵S5。

（二）、調試中遇到的問題

1.稍微復雜，焊接該電路所需要的導線需要很多；再者在焊接電路過程中必須確保每一步焊接的電路正確，是電路搭接美觀實用；最后是通過使用萬用表來檢測焊接電路的正確性。

2.焊接電路得保證焊點沒有虛焊，為此我們焊接速度比較慢，謹慎焊接，保證

每個焊點都沒有虛焊。

3.在用示波器檢測蜂鳴器輸出端信號時候，發現信號殘缺，后經過排故發現有一根導線脫焊，為此我們小組同學又重新焊接。后來再測試發現信號沒有殘缺。電路的特點和方案的優缺點：

(1)可靠性：整個實驗電路分為四個部分，在實驗的過程中，每一部分都經過了仔細的檢測，各部分功能完好；通過焊接搭接將各部分按電路圖連接成完整的搶答器電路，經過檢測，連接無誤，最終實現搶答器的功能，保證了搶答器電路的可靠性。

(2)易測性：搶答器電路由四部分構成，在實驗的過程中，依次完成每部分，如果出現什么問題，可以隨時檢測該部分的功能或連線是否出現故障。

(3)實驗改進：該電路只是用發光二極管顯示結果，沒有聲音，沒有顯示，應該還要接入一個蜂鳴器和LED顯示器。

六．心得體會

通過本次設計，我深刻體會到學術研究的嚴謹性、規范性，掌握了基本的研究方法，逐漸形成了較強的自主學習能力。

本設計是在劉懷強老師精心指導下完成的。劉老師淵博的專業知識，嚴謹的治學態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響很大，并將積極影響我今后的學習和工作。

本設計的順利完成，離不開各位老師、同學、朋友的支持、幫助。大家多次進行設計難題的討論與分析，這樣為本設計的進一步完善提供了幫助。在此，向老師、同學表示感謝。最后還要感謝學院、系為我們提供了一個良好的學習氛圍和人文環境，這對我們以后的學習、工作、生活具有重要影響。

這次課程設計我選擇的題目是“四路搶答器的設計與制作”，要求用數字邏輯電路或者單片機應用系統進行設計，總體上來看，利用數字電子電路來設計電路能夠對各單元電路的功能和設計都可以有更加充分的了解，幫助數電知識的鞏固，開始的時候我選用數字電路來設計，雖然繪制電路原理圖比較容易，但由于電路元件用的相對多，即使原理明白，不過在實際制作實物時跳線用得很多，而且電路的成功也很難確定，因此最后我都是選用單片機應用系統設計，因為之前進行數字電路設計附電路圖 也深刻明白了自己的不足。

使我對單片機及其附屬電路有了一定的了解，對課本上的知識有了進一步的掌握，時對電路的原理有了明確的了解，且這個學期也進行了單片機的基礎學習，從而可以結合實際應用，掌握單片機的應用和軟件、硬件的綜合設計。通過這次課程設計，

第三篇：智力競賽搶答器申請報告

電子工程學院課外學分申請書

題目：智力競賽搶答器

班

級：

A1331班

姓

名：

趙筱潔

學

號：

11311110114

專

業：

自動化

實 驗 室：

開放實驗室

設計時間：2015 年4月 16日

審批意見：

指導教師：

吳華杰

錄

1．智力競賽搶答器基本功能：…………………………………………1 2．原理圖仿真軟件Protues的介紹:…………………………………1 3．原理圖 ………………………………………………………………1 4．元件清單 ……………………………………………………………2

1、智力競賽搶答器基本功能：

1.搶答器同時供8名選手或8個代表隊比賽，分別用8個按鈕S1 ~ S8表示。2.設置一個系統清除和搶答控制開關S9，該開關由主持人控制。

3.搶答器具有鎖存與顯示功能。即選手按動按鈕，鎖存相應的編號，并在LED數碼管上顯示。選手搶答實行優先鎖存，優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清除為止。

2、原理圖仿真軟件Protues的介紹: Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDAprotues工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯.3、原理圖：

4、元件清單：

按鈕開關-----9個 1N4148二極管------------------------------15個 10K電阻-----6個 2.2K電阻----1個 100K電阻----1個 330電阻-----1個 9014三極管--1個 47uF電容----1個 CD4511芯片--1個 共陰極一位數碼管---------------------------1個 9X15cm洞洞板1塊 導線若干

參考文獻：

[1] 王港元．電子設計制作基礎．江西科學技術出版社，2011．1-6 [2] 謝龍漢．Proteus電子電路設計及仿真．電子工業出版社，2012．1-7 [3] 竺可楨．物理學[M]．北京：科學出版社，1973．1-3.

第四篇：多路智力競賽搶答器

湖南工學院

多路智力競賽搶答器設計報告書

課程名稱：多路智力競賽搶答器 系部名稱：電氣與信息工程系 專業名稱：電子信息工程技術 班級名稱：電信0702 設計人 ：裴書茂 學號 ：402070220 指導老師： 設計時間：

湖南工學院

（課程設計任務書目錄）

前言 ???????????????? 1 設計功能要求 ?????????????? 2 搶答器框架設計 ????????????? 3 電路設計 ??????????????? 4 1)搶答電路設計 ???????????? 4 2)定時電路設計 ???????????? 53)報警電路設計

???????????? 64)時序控制電路設計 ?????????? 7元器件介紹 ???????????????? 8 1)74LS148功能介紹 ??????????? 8 2)74LS192功能介紹 ??????????? 9 仿真電路實驗 ???????????????? 10 1)Proteus仿真電路圖 ??????????實物制作 ????????????????? 11 1)原理圖 ??????????????? 11 2)PCB制圖 ??????????????? 12 3)焊接與調試 ?????????????? 13 心得體會 ????????????????? 15 鳴謝 ??????????????????? 15 參考資料 ????????????????? 15

前 言

隨著電子技術的飛躍發展，社會發展步入了信息時代，隨著信息時代對人才高素質和信息化的要求，隨著高等教育發展的趨勢，人們的生活水平提高，對精神文明生活的要求也跟著提高，這對電子領域提出了跟更高的要求。

電子學是一門應用很廣泛的科學技術，發展及其迅速。要想學好這門技術，首先是基礎理論的系統學習，然后要技術訓練，進而培養我們對理論聯系實際的能力，設計電路的能力，實際操作的能力，以及培養正確處理數據、分析和綜合實驗結果、檢查和排除故障的能力。同時也加深我們對電子產品的理解。

智力搶答器的設計和測試作為此次課程設計的課題，我們采用一般意義上的設計方案，即采用集成芯片構成電路。

數字電路具有很多的有點：（1）便于高度集成化。由于數字電路采用二進制，因此單元電路的結構簡單，允許電路參數有較大的離散性，便于集成。

（2）工作可靠性高，抗干擾能力強。數字信號用二進制表示，數字電路的識別能力強。

（3）（4）（5）數字信息便于長期存放。

數字電路集成產品多，通用性強，成本低。

保密性好。數字信息容易進行加密處理，不易被竊取。

設計功能要求

一、功能要求

1、設計制作一個可容納5組參賽的數字式槍答器，每組設置一個搶答按鈕供搶答者使用。

2、給主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零和搶答的開始。

3、搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號（1～5），同時揚聲器給出音響提示。同時禁止其他選手搶答。

4、搶答器具有定時搶答的功能，搶答時間設定為30秒，當主持人按下開始按鈕時，定時器立刻倒計時，并顯示。選手在設定的時間內搶答有效。超過時間搶答無效，定時顯示器顯示00。

二、設計步驟與要求

1、擬定電路的組成框圖，要求能實現所有功能，使用的元器件少，成本低。

2、設計并安裝電路，要求布線整齊、美觀，便于級聯和調試。

3、測試所設計搶答器的邏輯功能，滿足各項功能要求。

4、畫出整機邏輯電路圖。

5、寫出設計報告。

搶答器框架設計

定時搶答器的總體框圖（如圖

1.1）所示，它由主體電路和擴展電路兩部分組成。主體電路完成基本的搶答功能，即開始搶答后，當選手按動搶答按鈕時，能顯示選手的編號，同時能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。擴展電路完成定時搶答的功能。

圖1 如圖所示為總體方框圖。工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清零”狀態，搶答器處于禁止狀態，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置;開始“狀態，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態開關。

電路設計

一、搶答電路設計

設計電路如圖2所示。電路選用優先編碼器 74LS148 和鎖存器 74LS297 來完成。該電路主要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號（顯示電路采用七段數字數碼顯示管）；二是禁止其他選手按鍵，其按鍵操作無效。

圖2 工作過程：開關S置于”清除“端時，RS觸發器的 R、S端均為0，4個觸發器輸出置0，使74LS148的優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝0，使之處于工作狀態。當開關S置于”開始“時，搶答器處于等待工作狀態，當有選手將搶答按鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出經RS鎖存后，CTR=1,RBO(圖中4端)=1,七段顯示電路74LS48處于工作狀態，4Q3Q2Q=101,經譯碼顯示為“5”。此外，CTR

＝１，使74LS148 優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，處于禁止狀態，封鎖其他按鍵的輸入。當按鍵松開即按下時，74LS148的 此時由于仍為CTR＝１，使優先編碼工作標志端（圖中5號端）＝１，所以74LS148仍處于禁止狀態，確保不會出二次按鍵時輸入信號，保證了搶答者的優先性。如有再次搶答需由主持人將S開關重新置“清除”然后再進行下一輪搶答。74LS148為8線－3線優先編碼器，表1為其功能表。

表1

二、定時電路設計

節目主持人根據搶答器的難易程度，設計一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。具體電路如圖3。

原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號由時鐘產生電路提供。原理及設計：該部分主要由555定時器秒脈沖產生電路、十進制同步加減計數器74LS192減法計數電路、74LS48譯碼電路和2個7段數碼管即相關電路組成。具體電路如圖3所示。兩塊74LS192實現減法計數，通過譯碼電路74LS48顯示到數碼管上，其時鐘信號

圖3 由時鐘產生電路提供。按鍵彈起后，計數器開始減法計數工作，并將時間顯示在共陰極七段數碼顯示管DPY_7-SEG 上，當有人搶答時，停止計數并顯示此時的倒計時時間；如果沒有人搶答，且倒計時時間到時，輸出低電平到時序控制電路，控制報警電路報警，同時以后選手搶答無效。結合我們的實際經驗及考慮到元器件的成本，我們選擇的電阻值為R1=15K，R2=68K，C=10uF，代入到上式中即得，即秒脈沖。

三、報警電路設計

由555 芯片構成多諧振蕩電路 ,555 的輸出信號再經三極管放大 ,從而推動揚聲器發聲。

控制電路包括時序和報警兩個電路 ,如圖4 所示。控制電路需具有以下幾個功能。

主持人閉合開關揚聲器發聲 ,多路搶答器電路和計時電路進入正常狀態;參賽者按鍵時 ,揚聲器發聲 ,搶答電路和計時電路停止工作;搶答時間到 ,無人搶答 ,揚聲器發聲 ,搶答電路和計時電路停止工作

圖4

四、時序控制電路設計

時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能。

1)主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。

2)當參賽選手按動搶答按鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

圖5 3)當設定的搶答時間到，無人搶答時，揚聲器發聲，定時和定時電路停止工作。

根據上面的功能要求，設計的時序控制電路如（圖5）所示。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。圖11、4的工作原理是：主持人控制開關從”清除“位置撥到”開始"位置時，來自于（圖2）中的74LS279的輸出 1Q=0，經G3反相，A＝1，則時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPD時鐘輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出 =0，使 74LS148處于正常工作狀態，從而實現功能①的要求。當選手在定時時間內按動搶答鍵時，1Q＝1，經 G3反相，A＝0，封鎖 CP信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門G2的輸出 =1，74LS148處于禁止工作狀態，從而實現功能②的要求。當定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態，封鎖 CP信號，使定時電路保持00狀態不變，從而實現（功能3）的要求。集成單穩觸發器74LS121用于控制報警電路及發聲的時間。

元器件介紹

一、74LS148功能介紹

在優先編碼器電路中，允許同時輸入兩個以上編碼信號。不過在設計優先編碼器時，已經將所有的輸入信號按優先順序排了隊。在同時存在兩個或兩個以上輸入信號時，優先編碼器只按優先級高的輸入信號編碼，優先級低的信號則不起作用。74148是一個八線-三線優先級編碼器。

如圖6所示的是八線-三線編碼器74148的管腳圖引腳圖。

圖6

二、74LS192功能介紹

74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數器。

CPU為加計數時鐘輸入端，CPD為減計數時鐘輸入端。LD為預置輸入控制端，異步預置。CR為復位輸入端，高電平有效，異步清除。CO為進位輸出：1001狀態后負脈沖輸出。BO為借位輸出：0000狀態后負脈沖輸出。

圖7

圖8

仿真電路實驗

一、Proteus仿真電路圖

仿真電路課實現搶答功能，由于軟件局限，報警電路沒有在仿真當中。

實物制作

一、原理圖

二、PCB制圖

三、焊接與調試

在制板中最重要的一個環節就是線路的印制。在這次的制作中，由于打印的客觀原因，使在轉印的效果不是很好。做出的實物沒有預期的好。這也是以后一定要注意的地方。

1)焊接部分需要注意的是：

嚴格按照線路的設計進行焊接，首先焊接過孔，在對元器件進行焊接。焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊。焊點的表面要平滑、有光澤。焊點完全冷卻前，不可移動。電烙鐵不用時要放置于電烙鐵架上，并隨時保持烙鐵頭的清潔。焊接完畢，要在烙鐵頭鍍上薄層焊錫，避免氧化，并等冷卻后再收存。

2)調試部分需要注意的是：

在通電之前必須對照原理圖對線路進行詳細的檢查。檢查是否有虛焊或者為焊接的點。可用萬用表進行線路檢查，看是否有線路在焊接的時候不慎連接在了一起，如有進行修改。在檢查完畢之后才可以通電測試。如果在通電之后任然有問題，應立即斷電，再仔細檢查。

心得體會

通過這次設計，我的理論知識掌握得更扎實，動手能力明顯提高。同時，通過網上搜索等多方面的查詢資料，我學到許多在書本上沒有的知識，也認識到理論聯系實踐的重要。在制作當中遇到了許多以前沒遇到的困難。我們利用許多的方法去解決所遇到的問題。制作好以后，雖然基本符合設計要求，但我們總覺得欠缺點什么。這次設計，讓我感受最深是。在仿真的階段遇到很多的問題，計時電路不能隨搶答而停止，還有就是由于軟件的局限在仿真時候沒有完成整體電路的調試，這也為最后的實物調試造成了困難。我們一定要具備一定的檢查、排除電路故障的能力。我深刻認識到了“理論聯系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。在整個設計到電路的焊接以及調試過程中，我個人感覺調試部分是最難的，由于在印制電路板的時候效果不好出現很多的斷線，這讓整個焊接和調試很麻煩。調試是一個經驗的積累過程，沒有經驗是不可能在短時間內將其完成的，可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧！

鳴謝

感謝老師的耐心指導；

感謝同學的幫助；

感謝湖南工學院電信系實驗老師的大力支持；

感謝湖南工學院對我的支助。

參考文獻

宋樹祥《高頻電子線路》北京大學出版社

謝自美《電子線路設計?實驗?測試》華中科大出版社

第五篇：八路智力競賽搶答器設計實驗報告

數字電子技術課程設計

題 目:

姓 名: 專 業: 班 級: 學 號: 指導教師: 八路智力競賽搶答器設計

電子科學與技術 122班 年 月 日 安徽科技學院理學院

安徽科技學院《數字電子技術》課程設計報告

八路智力競賽搶答器設計

一、課程設計題目（與實習目的）

（一）、題目：八路智力競賽搶答器設計

（二）、實習目的：

1．進一步掌握數字電路課程所學的理論知識。

2．熟悉幾種常用集成數字芯片的功能和應用，并掌握其工作原理，進一步學會使用其進行電路設計。

3．了解數字系統設計的基本思想和方法，學會科學分析和解決問題。4．培養認真嚴謹的工作作風和實事求是的工作態度。

5．數點課程實驗是大學中為我們提供的唯一一次動手實踐的機會，增強動手實踐的能力。

二、任務和要求

實現搶答器的方法很多，如EPROM編程、RAM編程、單板機、單片機等，都可以組成搶答器系統。

（1）搶答器設計要求

設計一個搶答器，基本要求：

1.搶答器可以實現基本搶答；可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

2．給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零（編號顯示數碼管滅燈）和搶答的開始。

3．搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號，同時揚聲器給出音響提示。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

三、總體方案的選擇

（1）總體方案的設計

針對題目設計要求，經過分析與思考，擬定以下二種方案：

方案一：該方案是將搶答按鈕先直接與鎖存器而不是優先編碼器相連，將最先搶答的選手的編號鎖定，再依次經過優先編碼器、譯碼器和七段顯示器，最后顯示的是搶答選手的編號，經過優先編碼器后的信號到單穩態觸發器，單穩態觸發器又與報警電路直接連接，所以顯示編號的同時可以發出報警信號。另外由主持人控制開關和其他部分電路通過門電路實現對搶答電路、定時電路和報警部分電路的控制。

主體框圖如下：

第 1

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圖1 八路智力搶答器方案一設計框圖

方案二：主持人按動開始搶答的開關后，最先搶答的選手的電平信號先經過優先編碼器，再依次經過數據鎖存器，此時已經限制了其他選手的搶答，信號再經過譯碼器和七段數碼顯示器，將最先搶答的該選手的編號顯示出來，并同時產生報警信號，到此完成的是搶答功能；如果沒有人搶答，30秒減計數器減到00時也會發出報警信號，此是完成計時功能。

主體框圖如下：

圖2 八路智力搶答器方案二設計框圖

第 2

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（2）總體方案的選擇

相比之下，第二種方案更好些。它的優點表現在以下幾個方面：這種方案原理比較簡單。主持人對整體電路的控制只需幾個門電路就可完成，不必用特別的芯片來組成控制電路；更容易實現報警提示功能，在有選手搶答后或者計時開始和結束時。既減少了布線使整個電路更直觀簡單，又降低了產生錯誤的可能性。

四 單元電路的設計

1.設計所使用的元件及工具：

74LS48----------------------------3個；

74LS279----1個； 74LS192-2個；

74LS148--------1個； 74LS00----------------------------------3個；

74LS10------------1個；

發光二極管--------------------1個； 555----------------------1個； 電容： 0.1μf---------------1個；

0．01μf----------------1個；

電阻： 10kΩ

--------------------------------------9個；

15KΩ---------------1個； 1kΩ-----------------1個； 68KΩ-----------------1個

實驗板一塊； 萬用表一個； 鉗子一個； 導線若干。2.各個單元電路（1）搶答電路設計

搶答電路的功能有兩個：一是能分辨出選手按按鈕的先后，并鎖存優先搶答者的編號，供譯碼顯示電路用；二是要使其他選手的按鈕操作無效。因此，選用優先編碼器74LS148和RS鎖存器74LS279以及譯碼顯示電路完成上述功能。

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搶答器電路

工作原理：SW1-8為八位選手的搶答開關，SW9單刀雙擲開關設為主持人控制開關。當主持人控制開關置于清零狀態時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當SW9置于開始狀態，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態。若有選手（假設為3號選手）按動搶答開關（即閉合SW4），此時優先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時，當74LS148輸入端有一個為低電平時，GS為低電平有效，即標志譯碼器處于工作狀態，從而使1S為0，此時1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會被接受。這就保證了搶答者優先性以及搶答電路的準確性。搶答結束后，主持人開關置于清零狀態，數碼管變灰，一切恢復初始狀態，以便進入下一輪搶答環節。

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（2）定時電路設計

設計要求搶答器具有定時功能，且節目主持人根據搶答題的難易程度，可設定一次搶答的時間（設為30s）。設計中選用十進制同步加/減計數器74LS192進行設計，74LS192是具有置數和清零功能, 其引腳圖和邏輯圖如圖10所示。

圖10 74LS192引腳圖和邏輯圖

P0、P1、P2、P3——置數并行數據輸入； Q0、Q1、Q2、Q3——計數數據輸出； CR————————清零端； LD————————置數端；

CPu ———————加法計數CP輸入； CPd ———————減法計數CP輸入； CO————————進位輸出端； BO————————借位輸出端。

表5 74LS192真值表

根據設計要求，需要兩片74LS192構成100進制減計數器。由功能真值表可知，只需將個位74LS192的借位輸出端BO與十位74LS192的CPd即可實現100進制減計

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數。值得注意的是，要使其實現減計數，CPu端口必須接高電平。

計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。秒脈沖電路由555構成的多諧振蕩器構成，如圖11所示。多諧振蕩器無需外加輸入信號就能在接通電源自行產生矩形波輸出。

圖11 多諧振蕩器

因為周期為一秒，所以頻率是1赫茲。圖中電容的充放電時間分別是： t1=RB×C×ln2≈0.7RB×C t2=(RA+RB)×C×ln2≈0.7(RA+RB)C 所以555的3端輸出的頻率為： f=1/(t1+t2)≈1.43/[(2RA+RB)C] 我們采用的電阻和電容值分別是：RA=15KΩ，R2=68KΩ，C1=10uf,滿足上式，即得到的是秒脈沖。

由以上集成芯片設計的定時電路如圖12所示。

圖12 定時電路

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工作原理：首先主持人根據題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時間（假定為30秒），555構成秒脈沖產生電路為計時電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關，74LS192的置數端PL為低電平有效，處于置數狀態，數碼管顯示定時時間。搶答開始，主持人打開開關，計數器處于計數狀態，555產生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態為高電平）相與。計數器遞減計數至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計數器停止工作，產生報警。計時期間有人搶答，減計數器停止計時，顯示器上顯示此刻時間。

（3）報警電路設計

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖13所示。圖中555定時器用來構成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產生電路中頻率的計算方法相同。3端的輸出信號經過三級管驅動揚聲器，發出報警信號。當4端的輸入信號是高電平時，振蕩器工作，有報警信號，4端輸入低電平時，振蕩器不工作，沒有報警信號。也就是說需要報警時只需控制輸入端即可。

電路圖如下:

圖13報警電路

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（4）時序控制電路

時序控制電路是搶答器設計的關鍵，需要完成以下三項功能：

a.主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態。

b.當競賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。c.當設定的搶答時間到，無人搶答時揚聲器發聲，同時搶答電路和定時電路停止工作。

本設計中采用門電路對控制開關、搶答電路、定時電路、報警電路進行連接，以實現上述三項功能要求（如圖14所示）。

圖14 時序控制電路

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其中，兩輸入與非門采用74LS00，引腳圖如圖15所示。三輸入與門采用74LS11，引腳圖如圖16所示。電路中利用與非門兩輸入端相連實現非門的邏輯功能。

圖15 74LS00引腳圖

圖16 74LS11引腳圖

工作原理：門G1的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸入使能端。主持人控制開關從“清零”位置撥到“開始”位置時，74LS279的輸出1Q=0，經G3反相，A=1，則從555輸出端來的時鐘信號CP能夠加到74LS192的CPd始終輸入端，定時電路進行遞減計時。同時，在定時時間未到時，74LS192的借位輸出端BO2為低電平，門G2的輸出ST為高電平，使74LS148處于正常工作狀態，從而實現功能a的要求。當選手在定時時間內按動搶答按鈕時，1Q=1，經G3反相，A=0，封鎖CP信號，定時器處于保持工作狀態；同時，門G2的輸出ST為低74LS148處于禁止工作狀態，從而實現功能b的要求。當定時時間到時，來自74LS192的BO2為高，ST為高，74LS148處于禁止工作狀態，禁止選手進行搶答。同時，門G1處于關門狀態，封鎖CP信號，使定時電路保持00狀態不變，從而實現功能c的要求。

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五 總體電路圖

圖17 總電路圖

下面介紹八路智力競賽搶答器的使用原理。

首先是各個選手分別對應的按鈕編號是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，搶答后顯示器上顯示的分別是0、1、2、3、4、5、6、7。

然后是主持人對整個電路系統清零，將開關置于“清零”的位置，輸出低電平，分為兩路：一路與鎖存器的1R2R3R4R端相連，使輸出端1Q2Q3Q4Q為低電平，1Q所輸出的低電平經與門反饋給74LS148的EI端子，編碼器不工作，因此搶答部分顯示器滅燈無顯示，實現了清零；另一路低電平輸出到計數器74LS192的LD端，而CR端也是低電平，所以使得對應顯示器輸出預置的數據。

接下來主持人根據題目的難易程度設置搶答時間，此設定可以通過調節輸入兩片74LS192的四個輸入端D、C、B、A的高低電平來進行（例如要設定時間為30秒,就

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將十位的74192的D、C、B、A分別置位為0、0、1、1，而將各位的74LS192的D、C、B、A都置于0）。當主持人宣讀完題目說“開始”并將開關置于“開始”位置后，輸出為高電平，此高電平有兩路方向：一路輸出到74LS192的LD端，使其處于高電平而開始減計數；還有一路輸出到鎖存器的R端。

當任意一個選手搶答時，例如3號搶答時，74LS148三號端子輸入低電平有效，此時GS為低電平有效，表征編碼器在正常工作。編碼輸出A2A1A0為100，與其對應的4S3S2S為100，經74LS279鎖存，4Q3Q2Q輸出為011，經譯碼顯示編號為3。與此同時，1Q所輸出的高電平反饋回編碼器的是能輸入端，使其停止工作。此時，其他選手若再按動按鈕也無對應輸出，這就保證了搶答者優先性以及搶答電路的準確性。另一路，74LS148的GS端輸出電平由高變低，與秒脈沖發生器產生的秒脈沖相與后輸出為0，使得無脈沖抵達計數器74LS192的Down端。計數器停止工作，保持原來顯示不變，即實現了暫停減計數使其記錄搶答時間的功能。

若沒有選手按動按鈕，則74LS279輸出全為高電平，74LS148也輸出高電平，1Q端輸出低電平至74LS48的滅燈輸入RI/RBO端，使得信號經74LS48到顯示器上時無顯示；若到定時部分計數器倒計時到00還無選手按動按鈕的話，十位74LS192的借位輸出端輸出高電平反饋回個位Down端，停止計數。綜上所述，所設計的電路基本可以實現要求中的功能。

六 電路仿真

電路仿真采用Multisim仿真軟件進行的。Multisim軟件可提供的仿真元器件資源：仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件；可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀信號發生器、交直流電壓表電流表等。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。因此，選用該軟件對搶答器各單元電路及整體電路進行仿真。

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七、小結

通過本次課程設計，不僅有效鞏固了本學期所學數電的相關知識，加強了對重要知識點的記憶和理解，還學會如何運用Multisim仿真進行仿真受益匪淺，現總結如下。

本設計的難點在于時序控制電路的設計，如何在第一位搶答者搶答題目后讓編碼器停止工作；如何使計時電路在搶答后停止倒計時；如何讓定時電路和搶答電路同時清零。設計過程中，根據以往搶答器設計思路，及查閱相關資料，可運用74LS279的輸出1Q完成上述控制任務。從這一點，折射出自己在平時的學習中較死板，缺乏變通思考的能力。在電路仿真的過程中，由于Multisim操作相對較簡單，因此在仿真過程中較為順利。

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通過本次實踐操作，也讓我深刻明白：只有將課本上的理論知識，結合實踐不斷練習，不斷總結提煉，反復思考實踐中的經驗教訓，才能夠真正消化為自己的知識。

八 分析和總結。

本次課程設計我只用了一個星期的時間就全部做完，效率很高，因為在設計之前根據設計的要求，每個模塊都仔細的設計分析了，正是整個過程我都認真的態度和方案選擇合適，才有這么高的效率。而且從本次課程設計中收獲很多。可以總結為以下的幾點：

（一）、鞏固數電知識

這次課程設計主要是運用數字電路邏輯設計的一些相關知識，在整個實習過程中，都離不開對數字電路課程知識的再學習。我在最開始，就先將實習用到的知識通過翻閱數電書回顧了一遍（這也是對這門課的復習，給以后的復習備考減少了很多負擔），這樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設計起了很好的鋪墊作用。而且還參考了數字電路實驗指導書，關于芯片的管腳，里面有清晰的描述。

（二）、學會用電路板、芯片、導線等組裝各種功能的電路；

雖然這不是第一次用電路板，因為之前的課內實驗也用過，但當時的運用也只是插些導線和電阻電容之類的，用了電路板的很小部分。這次的實習中應用了整塊板子，實習后對電路板的組成完全了解了，并能熟練運用。實習中通過對電路的連接也懂得了如何通過設計的分析對所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最合適的位置。在導線的連接上，如何選擇導線走向是關鍵，我們應該盡量保證所連電路的簡捷，寧短勿長，合理布線。一個完美的作品不僅要能很好的完成要求實現功能，還要在感官上給人美的享受。所以站在美的角度對自己的電路進行改良是很必要的。

（三）、理論聯系實際

據老師介紹，這是大學里唯一一次比較大型的動手實踐機會。我當然不會錯過。課程設計，通過選擇的題目，根據要求，運用所學知識將其付諸實踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態下的假設論，而實際的動手操作則完全不同，需要考慮實際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中則不然。比如在動筆做題時我們是不用考慮導線、電阻是否連接的牢固合理，但在實際中，導線電阻有時是會帶來時延造成花型變化的錯亂，所以我們應盡量在連接電路時選擇最短路徑。平時試驗中，我就很認真，所以會比平時不動手的要輕松地多。

（四）、和同學共同合作、互相學習、共同進步

最初大家沒思路的時候，特別的著急，我想出來了，大家問我，我就說了我的思路，我們不是抄襲，只是探討，們個人都理解了才開始設計，我做的循環兩遍，他們的都不是。我們的設計不同，我只是給大家啟發了一個思考點。理論上我先設計出來，但在實習中經常會遇到一些自己可能暫時無法想明白的問題，請教同學或老師是很好的做法，節省時間，也會從別人身上學到更多。在設計時和同學相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的idea，其他人的設計也可能有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優方案最終一定會得到最好的設計方法。

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