1、 - 1 - 数字电子技术数字电子技术 课 程 设 计 设计题目设计题目：十路智力竞猜抢答器 - 2 - 课程设计题目： 多路智力竞赛抢答器多路智力竞赛抢答器 一、一、任务任务 设计一个多路智力竞赛抢答器。 二、二、设计要求设计要求 1 1、基本要求、基本要求 1) 设计一个 4 路（14）智力竞赛抢答器，主持人可控制系统的清 零和抢答的开始，控制电路可实现最快抢答选手按键抢答的判别 和锁定功能，并禁止后续其他选手抢答。 2) 抢答选手确定后给出音响提示和选手编号的显示，抢答选手的编 号显示保持到系统被清零为止。 2 2、发挥部分发挥部分 1) 扩展为 10 路（110）智力竞赛抢答器。 2)
2、 设计抢答最长时间（30 秒）限制和倒计时显示。 三、三、系统框图设计系统框图设计 - 3 - 四、四、系统各个方案选择与论证系统各个方案选择与论证 1) 抢答按键的选择抢答按键的选择 a. 轻触开关轻触开关：轻触开关速度快，符合实际。 b. 自锁开关自锁开关: 自锁开关在抢答时，不够方便，每次都要复位。 所以本设计采用轻触开关。 2) 数码管驱动芯片的选择数码管驱动芯片的选择 a. CD4511: 用于驱动共阴 LED（数码管）显示器的 BCD-七段码 译码器，具有 BCD 转换、消隐、锁存控制、七段译码以及驱动功 能的 CMOS 能提供较大的拉电流，能直接驱动能直接驱动 LED 显示器显示
3、器。 b. 74LS48: 现在比较流行的七段译码器，但是没有所存功能。 本设计由于要使用微动开关，所以选择有锁存功能的 CD4511。 3）计数器的选择：计数器的选择： a. CD40192:是同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清 除和置零功能。其为 CMOS 类型，具有更加稳定的性能和较小的 功耗。但要求输入电流很小。 b. 74LS192:功能和 CD40192 差不多，因为它为 TTL 型，所以运行 速度较快，功耗较大。能承受较大的输入电流。 本设计为了尽量不去考虑输入电流的大小对计数芯片的影响，所 以采用 74LS192 计数器。 4）触发器的选择：触发器的选择：经过分析，
4、D 触发器组成的电路能满足本设计电 路的逻辑运算。并且价格相对较便宜。所以采用 D 触发器。 - 4 - 五、五、系统单元电路设计系统单元电路设计 1) 抢答电路设计抢答电路设计 抢答部分采用 CD4511 直接驱动数码管， CD4511 的输出电流较大， 所以在输出接 300至 500欧的限流电阻。 本设计采用 360欧限流电阻。 在按键与 CD4511 之间接二极管，防止抢答后可能产生的逆电流。 2) 1HZ 频率产生模块设计频率产生模块设计 3 用 555 定时器设计的多谐振荡器， 由 555 定时器频率计算公式 - 5 - CRR TphTplf )221( 43.1 )/(1 =1H
5、Z 本设计取 C=10UF,R1=R2=47K,在 7，8 管脚之间再加 2K 可调电阻 可实现输出为 1HZ 的频率。本设计还在 3 输出口接入一个发光二极 管，通过发光二极管可形象的观察到多谐振荡器产生的频率情况，这 样方便调节可调电阻，使输出为 1HZ 振荡频率。 3) 报警模块设计报警模块设计 为了报警声能够持续一段时间，让抢答效果更好。采用 555 定时器 组成的单稳态触发器。当 2 脚接受到上升沿触发信号时，3 输出高电 平，从而蜂鸣器报警。在抢答输出的 Tw 时间内，其他选手的按键对 抢答声没有影响。 RCRCLnTw1.13 本设计采用C=100UF,R采用5千欧可调电阻。 将
6、可调电阻调到100 千欧左右可实现 1 秒报警声输出。 4）逻辑门电路模块逻辑门电路模块 - 6 - 逻辑输出 逻辑门模块采用 74LS32 或门电路，74LS02 或非门电路电路和 74LS74D 触发器组成。 或门检测是否有按键按下。 当有抢答键按下时， 3Y 口输出高电平。经过或非门电路使或非门输出产生上升沿触发信 号，报警器发声。 5）倒计时模块倒计时模块 倒计时模块采用 74ls192 可逆十进制计数器。数码管驱动也采用 CD4511。这里使用 CD4511 有点大才小用了，之前也考虑过 74LS48 七段译码器，考虑到尽量能用同种数码管驱动芯片，所以采用也采用 CD4511。 六、六、Proteus 仿真电路仿真电路 - 7 - （倒计时显示）30 秒 当主持人按开始键从当主持人按开始键从 30 秒开始计时，三十秒结束后，对抢答秒开始计时，三十秒结束后，对抢答 显示进行锁存。显示进行锁存。 （抢答显示）10 号 主持人未按开始键时，显示主持人未按开始键时，显示 00，并处于锁存状态。按开始，并处于锁
