1、1 数字电路课程设计 设计课题： 数字抢答器设计 院（系、部） ： 学 生 姓 名： 指 导 老 师： 2013 年 12 月 7 日 2 目 录 1. 引言 2. 设计任务与要求 3. 方案设计与论证 4. 工作原理说明 5. 单元电路设计与参数计算 5.1 抢答锁存电路 5.2 LED 灯显示电路 5.3 数码管显示电路 5.4 音响显示电路 5.5 犯规电路 5.6 计分电路 6总原理图及元器件清单 7结论与心得 8参考文献 3 1. 引言 我们可以看到在一些比赛活动中，会有提问抢答这一环节。那么为了准 确、公正、直观地判断出第一抢答者，通常设置一台抢答器。此次抢答器电 路设计通过数显、
2、灯光及音响等三种方式指示出第一抢答者，同时还设置有 记分电路、犯规电路这两种电路来完善抢答过程。 2. 设计任务与要求 1.设计制作一个可容纳四组参赛的数字式抢答器，每组设置一个抢答按 钮供抢答者使用。 2.参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者 的组别，同时扬声器发出“哆-唻”的双音音响持续 23s。此时，电路应具备 自锁功能，使别组的抢答开关不起作用。 3.设置记分电路。每组在开始时预置成 100 分，抢答后由主持人记分， 答对一次加 10 分，否则减 10 分。 4.设置犯规电路。对提前抢答和超时抢答的组别鸣喇叭示警，并由组别 电路显示出犯规组别。 3. 方案设计与
3、论证 总体分为三个电路设计，一是抢答锁存与 LED 灯、数码管、扬声器等三种 方式显示电路；二是犯规电路；三是计分电路。 计分电路设计 这里因为计分环节得考虑到抢答人回答的正确与否， 需要通过主持人来判断， 所以做为独立电路来设计，由主持人来进行单独控制。 犯规电路设计 4 犯规电路涉及到提前抢答与超时抢答这两种犯规方式。这里设置一个“开始 抢答”按钮,设置抢答后有效回答时间为 10 秒，由数码管显示。然后判断主持人 未按下“开始抢答”按钮就开始抢答的视为犯规一， 主持人按下“开始抢答”按 钮后开始抢答，却超过有效时间的为犯规二。这样就可以将犯规电路融入到第一 部分的抢答电路设计中。 抢答与显
4、示电路设计 题目要求音响显示通过扬声器发出“哆-唻”的双音音响持续 23s 来实现， 这里用 555 定时器构成多谐振荡器， 输出给扬声器高低电平变换的输入方式再加 上定时三秒实现“哆-唻”的双音音响持续 3s 功能。这里 555 构成多谐振荡器设 置 R1 = R2 即采用占空比为 2/3 的电路，输出频率 1Hz 的方波。因为在扬声器定 时 3 秒，“开始抢答”后定时 10 秒，以及采用此振荡器对扬声器电路的 D 触发 器 CLK 的持续输入方波，可以同时使用这一个振荡器实现，就不需要分频电路。 4. 工作原理说明 四组抢答按键，主持人 “开始抢答”、“清零复位”两个控制按键。下面 是种抢
5、答情况： 一是正常抢答。即主持人按下“开始抢答”之后，第一个抢答人在有效时间 内回答了，则主持人在抢答人开始回答后就按下“清零复位”键。 二是提前抢答。即主持人未按下“开始抢答”时，有人就已经开始抢答，则 蜂鸣器立即报警，同时会显示组别。主持人按下“清零复位”恢复初始状态。 三是超时抢答。即主持人按下“开始抢答”之后，该抢答人未能在有效时间 内回答，则蜂鸣器开始报警。主持人按下“清零复位”恢复初始状态。 所有抢答情况都有当有人按下抢答按键，出现 LED 灯、数码管、扬声器 3 秒 三种显示。 5. 单元电路设计与参数计算 5.1 抢答锁存电路 根据要求设置 4 组按键，通过 7CHC573 这
6、个 8 进制 D 型锁存器控制 LED 灯、 数码管和音响的锁存显示，同时取消别组再抢答的作用。因为是 4 路抢答，所以 5 可以用一个 74HC573 的 8 个输出依次驱动 4 个 LED 灯和数码管控制。如图所示， 初始状态，锁存器的输出全都是低电平，且锁存器处于选通状态，当有一组按键 被按下后， 将在输出给一个高电平， 此时或非门将由默认的高电平转变为低电平， 则此时 LE 置低，锁存了输出 Q，从而使其他按键再次按下时无法输出到 Q 端。 锁存了输出，当最下面那个复位键按下时，将给 LE 一个高电平，同时锁存器 选通，D0-D3 的 0000 将输出到 Q0-Q3，或非门输出恢复高电平，从而使整个电路 恢复到初始状态。 5.2 LED 灯显示电路 只需在对应的 Q0 Q3 分别连接一个 LED 灯，共地即可实现。 6 5.3 数码管显示电路 通过锁存器的剩余四个口来控制数码管 0 4 段码的显示。如下 第一个图是 74LS48 这个 7 段显示译码器的 0 4 段码的 DCBA 电平显 示。这样初始状态 0000
