智力竞赛抢答器数字逻辑课程设计1.docx
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智力竞赛抢答器数字逻辑课程设计1
目录
一、设计任务与要求……………………1
二、所需元器件及其功能………………1
三、设计内容……………………………5
1、系统框图…………………………5
2、单元电路设计及原理……………6
3、总电路设计及说明………………8
四、总结…………………………………9
五、参考文献……………………………9
附页总电路图
一、设计任务与要求
1、可容纳八组参赛队的数字抢答器；
2、电路具有第一抢答信号的鉴别与保持功能
3、抢答优先者声光提示
4、回答计时与积分
主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用。
主持人宣布抢答开始时，按键开始抢答，同时启动计时器计时；计时器计时采用倒计数的方式，若预定时间内（15s）无人抢答，自动给出声响信号停止抢答；若有人抢答，则记录其抢答时间。
每组有一个计分器，从预置的100分开始，由主持人控制，答对者加10分，答错则扣10分。
二、所需主要元器件及其功能
器件
数量
型号
三极管
8个
2N3904
D触发器
8个
SN74LS74AD
8输入或非门
9个
MC14078BD
发光二极管
8个
LED1
扬声器
2个
Speaker
555定时器
1个
TS555CD
减数器
3个
DM74LS192N
CD4511译码器
5个
CD4511BCN
数字显示器
5个
DpyRed-CC
加减计数器
2个
SN74HC190D
2输入与非门
1个
CD4001BCM
主要器件功能：
（1）D触发器：
PR
CLR
CLK
D
Q
Q非
L
H
×
×
H
L
H
L
×
×
L
H
L
L
×
×
H*
H*
H
H
↑
H
H
L
H
H
↑
L
L
H
H
H
L
×
Q0
Q0非
（2）8输入与非门：
只有全部输入低电平输出才为高电平。
（3）555定时器：
主要用来构成1HZ的振荡电路，来完成输入脉冲。
因为周期T与电路中参数关系是T=0.7（R1+2R2）C，由此得出振荡电路如图：
（4）LS192功能表:
RD
LD
UP
DOWN
功能
1
×
×
×
清零
0
0
×
×
置数
0
1
↑
1
加
0
1
1
↑
减
（5）CD4511真值表：
输 入
输 出
LE
BI
LI
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
显示
X
X
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
8
X
0
1
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
9
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁 存
锁存
（6）74HC190四位十进制同步可逆计数器功能表：
CR
LD
CT
U/D
CP
D0—D3
Q0—Q3
1
L
×
×
×
d
d
0
H
L
L
↑
×
加
0
H
L
H
↑
×
减
0
H
H
×
×
×
禁计数
三、设计内容
1、系统框图
2、单元电路设计及原理
（1）抢答器电路
这个抢答器设计成可供8个人抢答使用，它的组成器件有：
8个三极管、8个D触发器、8个或非门以及用于起提示作用的发光二极管和扬声器。
电路图如下：
其工作原理如下：
当主持人将开关拨至接通状态时，这样三极管处于截至状态，使选手无法抢答，整个抢答器处于被锁定状态，当主持人将开关断开时，三极管的集电极接高电平，这样三极管处于导通状态，当选手有抢答信号输入时可以通过三极管将信号传送给D触发器，而D触发器的作用则是判断选手的信号，并锁住其他选手的信号传入。
首先，对于三极管的工作原理，主要是利用了它的基极和集电极的电压关系来使三极管截至或导通即利用了三极管的开关作用。
其次，该抢答器的工作流程，其核心就是该D触发器。
当主持人宣布开始抢答时，将开关S断开，选手迅速按键，假设选手1首先按下抢答键，此时一号就输入一个相当于上升沿的脉冲使D1输出高电平同时将该高电平信号传送给或非门，通过或非门的判断将信号输送到其它选手的D触发器的R端并将其锁定使其无法输出信号。
（2）计时器电路：
设计的该计时器主要是由三个部分组成，一个是555定时器用来提供脉冲，一个是由2个74ls192构成的减法计数器，最后一个组成部分是有CD4511译码器和数码显示器连接成的，用于显示时间，其构成图如下:
555定时器的主要功能是向减法计数器提供频率为1HZ的脉冲。
倒计时器的核心是由74ls192构成的异步二进制减法计数器。
起始数设为15s，即低位计数器P1、P3输入端接低电平，P0、P2接高电平，高位计数器P0接高电平，P1、P2、P3接低电平。
工作过程分为两步，第一步：
计数器复位清零；第二步：
计数器开始计数。
数字显示器由CC4511译码器以及共阴极数码显示管组成，并且74ls192的输出另接一个或非门，其输出接一个扬声器，当倒计时为“00”时，两个计数器八个输出端全为0，经过一八输入或非门接通三极管，使扬声器发声提示时间已到禁止抢答。
同时主持人断开倒计时器的开关停止计时。
（3）记分器电路
计分器是用来记录先手的得分情况，该计数器由两个SN74HC190、三个CD4511译码器和数码显示管构成，其图如下：
其中74HC190是一个加减计数器，其由控制端5管脚控制，当5端口输入为高电平时，工作状态为一个减法器，当5端口接低电平时，工作状态为加法器。
由于每答对或答错一题，须加减十分，个位始终为0，直接将CD4511输入端接低电平.又因为在开始抢答时，每位选手显示分数为100，因此百位的74HC190置数为1，十位置数为0。
3、总电路图及原理：
抢答器主要是由8个三极管、和8个D触发器以及8个或非门构成，其中三极管是与主持人一起配合使用，用来控制是否开始抢答，当主持人将开关接地时，三极管截至，此时三极管可以当作一个二极管使用当有选手抢答时就通过三极管将信号传送给D触发器，D触发器在将信号传送给或非门并将其他选手锁存，同时将信号送给发光二极管与喇叭。
当主持人按下抢答开关时，同时计时器开始倒计时，选手进行抢答。
在倒计时还没有结束的情况下，当有选手抢时，抢答信号就通过三极管传入D触发器，并且最先收到抢答信息的D触发器送出一个反馈信号将其余7位选手的信号封锁，同时锁定计时器，显示抢答时间；当计时器倒计时结束，还没有选手抢答，计时器通过译码器在显示管显示“00”的同时，会驱动扬声器发出声响，提示抢答时间结束，禁止抢答。
在下一次抢答开始时，将计时器复位。
当选手回答完毕问题时，主持人启动计分器，并且根据回答正确或错误给该选手加上或减去分数。
计分器通过译码器将信号传送给一数码管显示出来。
四、总结
在对抢答器电路的分析设计过程中，很好的巩固了以前学过的数字电子相关的知识。
在设计过程，遇到不少的问题，但是经过查询，还是能够解决一些，在不断查询和翻阅书本的过程中，对一些以前不清楚的问题有了一个新的认识。
做完课程设计，使我对以前的知识有了一个更好的理解，加深的对所学知识的印象。
由于学识有限,所以文中难免有疏漏和不足之处,请老师给予批评和指正。
五、参考文献
[1]康华光.《数字电子技术》高等教育出版社；
[2]曹才开张丹等.《电路与电子技术实验》中南大学出版社；
[3]龚华生等.《实用电路创意制作自学通》电子工业出版社；
[4]熊海涛徐元忠等.《电子实验及实训指导》人民邮电出版社；
[5]王毓银.《数字电路逻辑设计》 高等教育出版社;
[6]李大友.《数字电路逻辑设计》 清华大学出版社;
电子技术课程设计报告
八路竞赛抢答器
姓名:
高立光
专业:
电气工程及其自动化
班级:
09级1班
学号:
090511030
指导老师:
张永
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