第一篇：數字電路綜合實驗——七人智力搶答器

六人智力搶答器

一、實驗目的

1、綜合應用所學的數字電路知識，學會查找相關資料，針對設計提出的任務要求和使用條件，設計制作合理、可靠、經濟、可行的電子產品。

2、培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。

3、培養嚴肅認真的工作作風和嚴謹的科學態度。

4、掌握PCB板的設計，完成電路連接和調試方法。

二、設計任務與要求

（1）當有某一參賽者最先按下搶答開關時，在數碼管上顯示相應的組序號，并伴有音響提示，此時搶答器不再接受其他輸入的搶答信號。

（2）電路具有回答問題的時間控制功能，要求回答問題的時間≤100s(顯示00~99)。時間顯示采用倒計時方式。當達到限定時間時（顯示器為00時），發出聲響以示警告。

（3）要求電路主要選用中規模TTL或CMOS集成電路。（4）電源電壓5~10V，由穩壓電源提供不另行設計。

三、設計方案

根據設計要求，智力競賽搶答器組成框圖如圖1所示，主要由六部分組成。

（1）搶答控制器。智力競賽搶答器的核心，當任意一位參賽者按下開關時，搶答控制器立刻接受該信號，并使數碼管顯示相應的參賽者序號，共用的蜂鳴器發出聲響，與此同時封鎖住其他參賽者的輸入信 號。若有多個開關同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結果可能是它們中的任一個產生有效輸出。

（2）搶答輸入電路。由6個開關組成，6人各控制一個，按下開關時相應的控制信號為低電平。

（3）清零裝置。由主持人控制，它能保證每次搶答前使搶答器清零，避免電路的誤動作和搶答過程中的不公平。

（4）顯示、聲響電路。顯示電路由譯碼器和數碼管組成，可以顯示對應的參賽者序號和倒計時計數。聲響電路由蜂鳴器構成，輸入信號有搶答信號和“時間到信號”。

（5）計數、顯示電路。該電路的作用是對搶答者回答問題時間進行控制，規定的時間小于或等于100S，所以顯示裝置應該是一個二位數字顯示的計數系統。當主持人給出“請回答”指令后，從“99”倒計時，當記到“00”時，要能夠驅動聲響電路發出警告聲。（6）振蕩電路。振蕩電路用來產生秒脈沖信號給192提供時鐘信號。

四、電路設計

（1）搶答控制電路和搶答輸入電路、清零裝置如圖2所示。由搶答按鍵、優先編碼器74ls148、SR觸發器74ls279組成。按鍵的輸出端接74ls148的輸入端，74ls148的功能表如表1，把I7端和I0端接高電平其余六個引腳接與按鍵相連，148的三個數據輸出端（A2、A1、A0）和控制輸出端YEx接SR觸發器的的4個S端，觸發器的A2、A1、A0再分別與譯碼器的A2、A1、A0相連接。

圖2 S1由主持人控制，當主持人按下時，SR觸發器的四個S輸入端都是低電平從而使四個Q輸出端都是低電平，數碼管顯示0，74Ls148處于工作狀態。當S1彈起時，S1為高電平，即SR觸發器的4個S輸入端都為高電平，若有人按下時，按鍵的輸出端給一個低電平（比如I1=0），使148的A2、A1、A0輸出一個110~到001的編碼（比如A2A1A0=110）且YEx輸出一個低電平，A2A1A0輸到SR觸發器的S端，使觸發器輸出相應的編碼（如0001），從而在數碼管顯示相應的按鍵序號（如1），同時Q4即SR觸發器的13引腳輸出高電平，把74ls148給鎖住，再有其他按鍵按下已無效。

表1（2）倒計時電路如圖3所示。該電路由兩片74ls192和兩個與門構成，由于是倒計時，所以CNT UP接高電平，主持人按下置數端時，192的P3P2P1P0（1001即9）送到Q3Q2Q1Q0端，當置數端沒按下時，且“時鐘開始走”信號到，時鐘信號從與門的引腳5輸入，因為定時信號未到時是高電平，所以時鐘信號可以順利的到達低位192的CNT DWN端，使192開始計數倒計時，當低位的減到0時，低位192的借位端輸出一個低脈沖向高位192借1又開始從9往下減。

圖3（3）振蕩電路如圖4所示，其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率f＝1／〔（R2＋2R1）C1ln2〕，所以我們選R1為15K，R2為68K，C1為10u，由公式得f=0.95Hz。

（4）顯示、聲響電路如圖5、6、7所示。顯示電路由74ls48譯碼器和數碼管組成。由SR觸發器279的A2A1A0或者計數器192的Q3Q2Q1Q0接到譯碼器的A3A2A1A0端，Ds1、Ds2、Ds4為共陰數碼管。聲響電路如圖7由蜂鳴器和一個與門電路、三極管組成，當“有人按下信號”或者“定時信號”到，與門輸出低電平從而驅動PNP三極管飽和導通而是蜂鳴器發出聲音。

圖4

圖6

圖7

五、電路原理圖與PCB圖

七：制作與調試 1）選擇好與器件，并認真測試元器件的參數。

2）將印制電路板的排版設計好。用兩塊合乎規格的電路板將電源及。搶答器電路分別焊接成一整體。

3）將電源和搶答器連接起來成一個八路搶答器成品。

4）通電并調試。

七、設計電路的特點和方案的優缺點

優點：該電路是由TTL集成電路和電阻電容構成的，功耗小且工作穩定，且該搶答器結構簡單，實用性強，具有數據鎖存功能，能應用于各活動中。

缺點：該電路輸入分辨率低，當有人同時按下時是隨機取值。

改進：可以換成分辨率更高的輸入控制電路，比如用500kHZ的時鐘信號去控制6個D觸發器和6個與非門。

八、器件清單

74ls192兩個、74ls48三個、74ls148一個、74ls08一個、74ls279一個、NE555一個、共陰數碼管三個、s8550一個、蜂鳴器一個、10k電阻10個、15k和68k電阻各一個、10u電容兩個、104瓷片電容一個、LED一個、按鍵9個。

九、參考文獻

[1]康華光.電子技術基礎模擬部分（第五版）[J].高等教育出版社.北京 [2]閻石.數字電子技術基礎（第五版）[J].高等教育出版社.北京

十、心得體會

通過這次設計，我對數字電路設計中的邏輯關系等加深了認識，雖然在電路設計和電路調試的過程中遇到了很多問題，但最后還是堅持不懈的把它完成了，同時我們又積累到了調試電路的經驗。

第二篇：數字搶答器(數字電路)

一、摘 要：數字搶答器由主體電路與擴展電路組成。優先編碼電路、鎖存器、譯碼電路將參賽隊的輸入信號在顯示器上輸出；用控制電路和主持人開關啟動報警電路，以上兩部分組成主體電路。通過定時電路和譯碼電路將秒脈沖產生的信號在顯示器上輸出實現計時功能，構成擴展電路。經過布線、焊接、調試等工作后數字搶答器成形。

關鍵字： 搶答電路 定時電路 報警電路 時序控制

Summary The figure vies for the answering device by the subject circuit and expands the circuit to make up.Have priority in code circuit , latch , decipher circuit and export the input signal of the entrant team on the display;Starting the warning circuit with the control circuit and host's switch, two the above-mentioned parts make up the subject circuit.Through timing circuit and decipher second signal function while outputs and realizes counting on the displaying that pulse produce circuit, form and expand the circuit.Through connect up , weld , debug figure vie for answering device take shape after the work.Key word： Vie for answering the circuit Timing circuit Warning circuit Time sequence controlling

二、目 錄

摘要??????????????????????????????? Ⅰ

Abstract??????????????????????????????Ⅱ

一、引論????????????????????????????1

三、實驗部分 1)、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。2)、實驗儀器設備: 1.數字實驗箱。

2.集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

3.電阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15kΩ 1只，68kΩ l只。

4.電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。

5.三極管 3DG12 1只。

6.其它：發光二極管2只，共陰極顯示器3只

三、方案論證與比較：與普通搶答器相比，本作品有以下幾方面優勢：

1、具有清零裝置和搶答控制，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。

2、具有定時功能，在30秒內無人搶答表示所有參賽選手獲參賽隊對本題棄權。3、30秒時仍無人搶答其報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。

四、總體設計思路：

（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11、1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；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。

五、多功能硬件與軟件設計及其理論分析與計算： 各單元部分電路設計如下：

(1)搶答器電路

參考電路如圖２所示。該電路完成兩個功能：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；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置于“清除”端時，RS觸發器的 端均為０，４個觸發器輸出置０，使74LS148的 ＝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，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出 經RS鎖存后，1Q=1, =1,74LS48處于工作狀態，４Q３Q２Q=101,經譯碼顯示為“５”。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝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１Ｑ＝１，使 ＝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 74LS148的功能真值表

由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預置時間的電路選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計，具體電路如圖3所示。表2為74192的真值表。

（3）報警電路

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖4所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。

4）時序控制電路

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鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。

③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。

根據上面的功能要求以及圖 2，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11、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。

六、系統的組裝與調試及測試方法：

3塊實驗電路板分別做成數字搶答器電路、可預置時間的定時電路、報警電路及時序控制電路，根據EWB仿真電路及工程上的可操作性布置芯片、元件、導線等。

在焊接過程中，由于經驗不足多次發生虛焊或者相鄰焊點接觸導致短路等事故，心急時也有小組成員被電烙鐵燙傷的事發生。

制作的第一塊板即數字搶答電路板一開始測試時不能工作，又由于沒有穩壓電源而不能檢驗。情急之下，靈機一動，把3節干電池制成4.5伏電壓源，又用萬用表逐點排查，原來有虛焊的點。找出原因后并排斥故障后，電路板正常工作。深感欣慰！

制作第2塊板即可預置時間的定時電路時，3位成員都已有了自我感覺十分嫻熟的焊接技術，不料忙中出錯，重蹈覆轍，又有虛焊點。遂相互提醒，前事不忘，后事之師。

七、EWB仿真圖：

由于EWB中沒有74LS121，并且沒有可以代替的74LS221，故時序控制電路的仿真無法完成。

八、儀器： 1.數字實驗箱。

2.集成電路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。

3.電阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只，15kΩ 1只，68kΩ l只。

4.電容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。5.三極管 3DG12 1只。

6.其它：發光二極管2只，共陰極顯示器3只。

九、擴展功能：

1、可以設計聲控裝置，在主持人說開始時，系統自動完成清零并開始計時的功能。

2、在主持人讀題的過程中，禁止搶答，可以在主持人控制的開關上另接一個與圖2一樣的電路，即可實現“違規者可見”的功能，即在主持人讀題時如果有人違反比賽規定搶先按動按鈕，顯示器可以顯示是哪個參賽隊搶先，便于作出相應的處理。

如果提供相應的器材及時間上的寬限，我想我們已定可以完成上述擴展功能，進一步完善我們的作品。

十、心得體會：

經歷數星期的電子競賽眼看塵埃落定，感覺忍不住要長出一口氣。我們組的3位成員除學習外均有一定的日常工作，數日來，為了這個競賽可謂廢寢忘食，在實驗室里日出而作，日落不息。將所有的課余時間均奉獻給了這個比賽。

結果怎樣已然不再重要，在這幾日里，我們經歷了階段性成功的狂喜、測試失敗后的絕望、陷入困境時的不知所措，重新投入的振作。這樣的比賽是無法孤軍作戰的，只有通力合作才有可能成功。3位成員在數日里的朝夕相伴中培養出了無與倫比的默契和深厚的友誼。

由于前幾次去實驗室比較晚，結果沒有空余的電腦可供使用，我們商量后，決定早上6點到實驗室。于是，在零下的溫度下，我們陸續到達。途中數次感嘆，早晨的空氣真好。

除此之外，我們學會了焊接電路板，掌握了書本以外的電子技術知識，培養了專心致志的工作學習習慣，懂得了相互之間的理解與體諒，可謂獲益匪淺。

如果非要用一句話來概括我們的體會的話，那只能是：痛并快樂著。

十一、致謝：

感謝電氣工程學院提供者次比賽的機會；感謝長通公司提供電子器件；感謝電子實習基地提供場所及工具；感謝電子信息系主任王建元老師在我們陷入困境時的點撥；感謝我隊指導于建立同學對我們的切實指導；感謝02級學長學姐們在實驗室對我們的幫助與鼓勵。

十二、參考文獻：

1、《電子技術基礎.數字部分（第四版）》

高等教育出版社2003年3月 主編：康華光

2、《74系列芯片手冊》

重慶大學出版社 1999年9月 主編：李海

圖11、1數字搶答器框圖

表１０、１

11、２ 數字搶答器電路

74LS148的功能真值表

圖

2)定時電路

圖11、3 可預置時間的定時電路

圖11、4 報警電路

圖 11、5 時序控制電路

第三篇：數字電路課程設計--數字搶答器

智力競賽搶答器

一、本次課程設計目的

1．結合所學的數字電路的理論知識來完成數字電路課程設計。

2．在數字電路的課程設計中，熟悉數字電路的邏輯設計過程以及集成電路的使用。

3．學會利用一些沒學過的IC來設計電路。4。學會用軟件方法仿真電路。

二、本次課程設計安排

1、時間安排

略。

2、地點安排

S2403實驗室。

智力競賽搶答器 設計目的

（1）熟悉集成電路的引腳安排及使用方法。（2）掌握各芯片的邏輯功能及使用方法。（3）了解面包板結構及其接線方法。（4）了解數字搶答器的組成及工作原理。（5）熟悉數字搶答器的設計與制作。（6）學會用軟件方法仿真電路。設計思路

（1）設計搶答器電路。

（2）設計可預置時間的定時電路。（3）設計報警電路。（選做）（4）設計時序控制電路。（選做）設計過程

3.1方案論證 數字搶答器總體方框圖如圖1所示。button，sw-spdt

圖 1 數字搶答器框圖

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；主持人將開關置于“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。3.2電路設計

搶答器電路如圖2所示。

圖2 數字搶答器電路

該電路完成兩個功能：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；二是禁止其他選手按鍵操作無效。工作過程：開關S置于“清除”端時，RS觸發器的R端均為０，４個觸發器輸出置０，使74LS148的ST＝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，當有選手將鍵按下時（如按下S5），74LS148的輸出Y2Y1Y0?010,YEX?0,經RS鎖存后，1Q=1，BI=1，74LS48處于工作狀態，4Q3Q2Q=101，經譯碼顯示為“5”。此外，1Q＝１，使74LS148ST＝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YEX?1,此時由于仍為1Q＝１，使ST＝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開關重新置于“清除”然后再進行下一輪搶答。

定時電路如圖3所示。由節目主持人根據搶答題的難易程度，設定一次搶答的時間，通過預置時間電路對計數器進行預置，計數器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供。可預置時間的電路選用十進制同步加減計數器74LS192進行設計。

圖 可預置時間的定時電路

報警電路如圖4所示。由555定時器和三極管構成的報警電路如圖4所示。其中555構成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1.43/[（RI＋2R2）C]，其輸出信號經三極管推動揚聲器。PR為控制信號，當PR為高電平時，多諧振蕩器工作，反之，電路停振。

圖報警電路

時序控制電路如圖5所示。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人正常搶答工作狀態。

② 當參賽選手按動搶答鍵時，揚聲器發聲，搶答電路和定時電路停止工作。③ 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。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ST。

圖5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ST=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ST=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，ST=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。

圖時序控制電路

4系統調試與結果

（1）組裝調試搶答器電路。

（2）可預置時間的定時電路，并進行組裝和調試。當輸人1Hz的時鐘脈沖信號時，要求電路能進行減計時，當減計時到零時，能輸出低電平有效的定時時間到信號。

（3）調試報警電路。

（4）定時搶答器的聯調，注意各部分電路之間的時序配合關系。然后檢查電路各部分的功能，使其滿足設計要求。

5主要儀器與設備

集成電路： 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。

電 阻： 510Ω—2只，1KΩ—9只，4.7kΩ—l只，5.1kΩ—l只，100kΩ—l只，10kΩ—1只，15kΩ—1只，68kΩ—l只。

電 容： 0.1uF—1只，10 uF—2只，100 uF—1只。三極管： 3DG12—1只。（3DG12為普通高頻小功率NPN型硅(材料)三極管，特征頻率100MHZ，集電極最大直流耗散功率0.7W，0.3A/20V。）

其 它： 發光二極管—2只，共陰極顯示器—3只。

6設計體會與建議

6.1設計體會

通過這次對數字搶答器的設計與制作，讓我了解了設計電路的程序，也讓我了解了關于搶答器的基本原理與設計理念，要設計一個電路總要先用仿真仿真成功之后才實際接線的。但是最后的成品卻不一定與仿真時完全一樣，因為，再實際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實際中因為芯片本身的特性而能夠成功。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法。此外，本實驗也可通過EDA軟件MAX PLUSⅡ實現。通過這次學習，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。6.2對設計的建議

我希望老師在我們動手制作之前應先告訴我們一些關于所做電路的資料、原理，以及如何檢測電路的方法，還有關于檢測芯片的方法。這樣會有助于我們進一步的進入狀態，完成設計。參考文獻

[1] 康華光.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1999年

[2] 彭華林等編.數字電子技術[M].長沙：湖南大學出版社，2004年 [3] 金唯香等編.電子測試技術[M].長沙：湖南大學出版社，2004年 [4] 侯建軍.數字電路實驗一體化教程[M].北京：清華大學出版社，北京交通大學出版社，2005年

[5] 閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2001年

1Hz脈沖發生電路

第四篇：四人智力搶答器

實驗課程名稱近代電子學實驗 實驗項目名稱 四人智力競賽搶答器 學 院 理學院 專 業 班 級 電子科學與技術

學 生 姓 名 楊曉玲 學 號 1007010043 指 導 老 師 李良榮 實 驗 時 間 2012年9月10日

一、實驗目的 1、4名選手編號為：1，2，3，4。各有一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號對應，也分別為J1，J2，J3，J4。

2、給主持人設置一個控制按鈕J5，用來控制系統清零（搶答顯示數碼管滅燈）和一個加分按鈕J6，用來給同學加分，設定最高分為9

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，該選手編號立即鎖存，并在搶答顯示器上顯示該編號，封鎖輸入編碼電路，禁止其他選手搶答。搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

4、搶答器具有定時30秒答題倒計時的功能。當選手按下搶答按鈕后，開始倒計時，顯示器顯示倒計時間，倒計時結束時，揚聲器響，保持到主持人將系統清零為止。

二、實驗設計方案

1、設計思路

搶答器整個系統可分為三個主要模塊：搶答鑒別模塊、計分模塊、答題倒計時模塊。即當搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應的選手編碼，同時用數碼管把選手的編碼顯示出來，對應加分模塊的發光二極管也會發光。當有選手搶答成功后，30秒答題倒計時開始跑秒，若選手在規定的時間內答對題，主持人按下J6給相應的選手加一分并且按下J5，系統清零。

2、系統框圖

搶答開始后，當選手首先按某一開關鍵時，可通過觸發鎖存電路被觸發并鎖存，在輸出端產生相應的開關電平信息，同時為防止其它開關隨后觸發而產生紊亂，最先產生的輸出電平變化又反過來將觸發電路鎖定。然后在譯碼器中譯碼，將觸發器輸出的數據轉換為數碼管需要的邏輯狀態。最后在顯示電路中顯示出所按鍵選手的號碼。若有多個開關同時按下時，則在它們之間存在著隨機競爭的問題，結果可能是它們中的任一個產生有效輸出。如圖1.3、單元電路設計及元器件選擇（1）搶答電路

電路如圖1所示。該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖定74LS175的功能真值表即優先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示選手編號；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效

圖1 搶答電路

其工作原理為：本電路采用74LS175四上升沿D觸發器，～CLR為清除端（低電平有效）由主持人控制按鍵J5控制。選用該芯片的三個輸入與輸出（見圖2）

開始時，輸入端1、2、4分別接低電平，J3通過兩個二極管D1、D2接到輸入1和2端，因此，當J3按下時輸出1和2均為高電平，為十進制的3，通過數碼管便可顯示搶答的組別。當主持人按下J5時，74LS175的清零端為低電平，使其被強制清零，輸入的搶答信號無效。開始時74LS175的清零端接高電平，74LS175正常工作，四個Q非端與在一起為高電平，再和輸入的時鐘脈沖信號一起給74LS175脈沖端，當有人搶答時，輸出有一個為高電平，74LS21輸出為低電平，沒有脈沖信號輸入，因此74LS175被鎖定，從而使得其他選手按鍵的輸入信號不會被接收。這就保證了搶答者的優先性及搶答電路的準確性。當選手回答完畢或時間到后，主持人按下控制開關J5,搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。（2）計分電路 電路如圖2所示。當有選手搶答后，計分部分對應的優先搶答的選手的發光二極管會發光，當其在規定的時間內答對題的話，主持人按下計分按鍵J6,則該選手的分數會加一，答錯或沒答上來會不加分，同時主持人按下控制開關J5,搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。

圖2 計分電路

其工作原理為：開始有74LS138對輸出端1、2和4進行譯碼，由138的輸出Y1、Y2、Y3和Y4輸出為低電平表示對應于的搶答按鍵依次按下，取反后分別連在74LS160的ENP和ENT端從而對四片160進行選擇，同時連接的發光二極管用以顯示優先搶答的組別。而160的脈沖輸入端由J6控制，由于160時鐘脈沖下降沿有效，因此先接入高電平，當按下J6時，接入低電平，160對此開始計數。160的輸出端連接數碼管，用以顯示該選手的得分情況。

（3）倒計時電路

電路如圖3所示。由兩個74LS192構成30秒倒計時。開始時為39秒，當選手搶答后，倒計時器開始倒計時，30秒跑完后，蜂鳴器開始響至主持人按下復位控制按鍵J5時，蜂鳴器響停止，同時顯示為30秒，等待下一輪搶答。

圖3 倒計時電路

其工作原理為：與非門74LS05連接搶答電路74LS175輸出端～1Q、～2Q和～4Q控制74LS192的置數端，同時將U4的輸入A端和B端接高電平，同時將剩下的輸入端和U6的輸入端接地。而U6的～BO端接U4的DOWN脈沖端，輸出端接連數碼管顯示時間，倒計時部分的的192的連接見圖4。由三個或非門分別對輸出端進行選擇，再將其進行相與，輸出連接蜂鳴器和非門，非門輸出再與時鐘脈沖相與接到U6的DOWN脈沖端。當輸出不全為零時，非門的輸出為高電平，脈沖正常工作，當輸出全為零時，非門輸出為低電平，U6的DOWN脈沖端一直為低電平，從而使192不能正常工作，從而實現30秒倒計時和到點蜂鳴器響的效果。

（4）秒脈沖發生器

秒脈沖發生器是有555構成的多諧振蕩器。由于在電路中仿真時函數傳遞很緩慢，因此在電路用時鐘脈沖電源代替，不過在實際設計時還是要用555構成的多諧振蕩器

圖4 555多諧振蕩器

4、四路搶答器總電路圖

圖4 總電路圖

將積分電路部分的74LS138的三個輸入端接到搶答電路部分的74LS175的1Q、2Q和4Q輸出，將倒計時電路部分的與非門74LS05連接搶答電路74LS175輸出端～1Q、～2Q和～4Q，變形成了總的搶答器電路圖，如上圖。

四、測試結果

打開仿真開關后，組別顯示數碼管和計分電路的數碼管均顯示零，而倒計時部分的數碼管顯示的為答題的時限30。如下圖：

當開始搶答后，組別顯示數碼管會顯示優先搶答的選手組別，同時搶答電路被鎖定，其他選手再按下搶答按鍵時也不會顯示，倒計時電路會開始倒計時，同時計分電路中對應的選手組別的發光二極管會發光。若選手在規定的答題時間內答對題時，主持人會按下加分按鍵J6，則該選手對應的分數會相應的加一，同時主持人按下復位按鍵J5，電路回到初始狀態，等待下一輪的搶答；若選手在30秒內答錯或沒有答題時，時間一到蜂鳴器會報警，此時該選手不得分，主持人按下復位按鍵J5，電路回到初始狀態，等待下一輪的搶答。顯示結果圖見圖5，為第一組的選手搶答成功，組別顯示為一，同時對應的發光二極管會發光，并且該選手在30秒內答對了題目，因此他的分數顯示為一，此時倒計時跑秒到21秒。當主持人按下J5時，電路清零，答題的顯示結果如圖6，只是第一組的分數顯示為一。隨著搶答題目的增多，不同選手對應的分數也會發生相應的變化。

1、一號選手搶答時，電路顯示如下:

給一號選手加分，電路顯示如下:

2、號選手搶答時，電路顯示如下:

給二號選手加分時，電路顯示如下:

3、三號選手搶答時，電路顯示如下:

給三號選手加分，電路顯示如下:

4、四號選手搶答時，電路顯示如下:

給四號選手加分電路顯示如下:

事物電路圖如下所示:

五、設計過程中的問題和解決辦法（1）在開始設計搶答電路部分時，遇到不知如何讓組別輸出顯示為三的問題。經過查找資料和分析后，逐步更改測試達到了上面搶答電路的電路圖。

（2）設計倒計時電路的秒脈沖時，用555構成多諧振蕩器產生秒脈沖，但是仿真時在仿真時傳遞函數時間很緩慢，改變555擴展的電阻和電容增加產生的信號的頻率。

（3）對總電路仿真時，傳遞函數時間很緩慢，等上長時間倒計時部分不出結果，因此改變秒脈沖信號和搶答部分74LS175的時鐘脈沖的頻率。

（4）用555多諧振蕩器做脈沖信號時，改變頻率進行調試時，比較麻煩，因此在電路中用時鐘脈沖電源代替555多諧振蕩器。

六、心得體會

這一課程設計使我將課堂上的理論知識有了進一步的了解，并增強了對數字電子技術這門課程的興趣，同時對用Multisim軟件對電路進行設計和仿真有了初步的了解。對平時數電課上所學的電子元件的工作原理有了更進一步的了解，如：74LS175、74LS138、74LS160、74LS192等。這次的搶答器電路設計也讓我認識到光靠理論的知識連起來的電路并不一定能夠實現，要對其就出現的現象進行不斷的修改和測試，爭取完美，此次由于我個人能力的問題，只能按照我個人的理解連接出電路圖，雖然基本上完成了所要求的題目，但距離期望的結果還是相差很遠。因此在以后的學習生活中，我會努力學習，培養自己獨立思考的能力，積極參加多種設計活動，培養自己的綜合能力，從而使得自己成為一個有綜合能力的人才而更加適應社會。

第五篇：單片機課程設計 智力搶答器摘要

摘要

硬件系統設計

1）控制系統主要由單片機應用電路、存儲器接口電路、顯示接口電路組成。其中單片機AT89C51是系統工作的核心，它主要負責控制各個部分協調工作.2）硬件組成及所需元件：該系統的核心器件是AT89C51。在其外圍接上復位電路、上拉電阻、數碼管、按鈕及揚聲器。元件為：晶振X1、電容C1、C2、C3、電阻RP1。P3.0和P3.1由裁判控制,分別是搶答停止和開始鍵。P1.0-P1.7是8組搶答的輸入口, P2.0--P2.3口為數碼管的段選口,位選口用的是P0.0--P0.6口輸出,外部中斷0、1和P3.3，P3.4為搶答記時調整口,實現的對個隊進行計時，并且加減調整,外部中斷0，1實現了答題時間調整.P3.4P3.5分別實現了時間的加一和減一.P3.6為蜂鳴器的控制口。控制系統集成調試環境,集成了編緝器、編譯器、調試器，支持軟件模擬，支持項目管理功能強大的觀察窗口,支持所有的數據類型。樹狀結構顯示，一目了然，支持ASM（匯編）、C語言,多語言多模塊源程序混合調試，在線直接修改、編譯、調試源程序，錯誤指令定位。功能很強大。系統仿真還用到了PROTUCE軟件，可通過仿真可以完全顯示出所設計系統的功能,對于程序的調試等有很大的幫助.關鍵字：單片機；仿真；編譯；程序