1、 1 四路抢答器设计报告四路抢答器设计报告 所在院系： 物理与电气信息工程 班 级： 电信班 学 号： 姓 名： 指导老师： 时 间： 2013 年 5 月 29 日 2 一、设计任务与要求 1设计任务 设计一台可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。由主持人控制，抢答前 锁定抢答器，抢答时开启电路；用发光二极管 LED 显示哪个选手抢到。 2设计要求 （1）4 名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮和发光二极管，按钮 和发光二极管的编号都与选手的编号对应，也分别为 1，2，3，4。 （2）给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。 （3）抢答器具有数据锁存功能。抢答开
2、始后，若有选手按动抢答按钮，该选 手编号立即锁存，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直 保持到主持人将系统清零为止。 二、电路原理分析 下图为供 4 人用的智力竞赛抢答装置电路，用以判断抢答优先权。图中 u1 为 4D 触发器 74LS175，它具有公共置 0 端和公共 CP 端；F2为双 4 输入与非门 74LS20；F3是由 74LS00 组成的多谐振荡器；u2a 是由 74LS74 组成的 4 分频电 路。F3，F4组成抢答电路中的CP 时钟脉冲源。抢答开始时，由主持人清除信号， 按下复位开关 j5a， 74LS175 的输出 Q1Q4全为 0， 所有发光二极管 LED
3、 均熄灭。 当主持人宣布“抢答开始”后，首先做出判断的参赛者立即按下开关，对应的发 光二极管点亮，同时，通过与非门 u2a 送出的信号锁住其余 3 个抢答者的电路， 不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。 74ls175 的真值表如下： 3 锁存器的单元电路设计如下： 四人智力抢答器原理图 三、电路设计与单元电路分析 4 1.电路设计 电路由选手开关电路、主持人开关电路、触发锁存电路、时间脉冲电路、抢 答鉴别电路和显示电路组成。 2.单元电路分析 （1）选手开关 此电路由 4 个开关组成，四位抢答者通过开断各自的开关开关实现抢答，给 编码器输入高低电平，其中低电平为有效抢答信号。 （2
4、）主持人开关 此电路由 1 个开关和一个 1k的电阻组成，主持人通过开断开关控制整个 电路开合。 （3）触发锁存电路 此电路由 4D 触发器 74LS175 组成。它具有以下功能：1.清零功能(用集成触 发器清除端实现，由主持人输入手动负脉冲控制)。2.四个抢答键控制功能(有按 键实现)。3显示功能(用数字逻辑实验箱中的发光二极管实现。4.脉冲信号控 制功能。 其功能表如下： 选手开关 触发锁存电路 主持人开关 抢答鉴别电路 显示电路 时间脉冲源 5 （4）时间脉冲电路 此电路由 74LS74 的 4 分频电路组成。 74LS74 的真值表如下： （5）显示电路 此电路由四个发光二极管 LED
5、 和四个 200电阻串联组成，当哪个选手抢 答到，则其对应的发光二极管亮。 四、总原理图及元器件清单 1.电路图如下： 2元件清单 名称 元件序号 型号 主要参数 数量 6 4D 触发器 U1 74LS175 1 输入与非门 U2 74LS40 1 多谐振荡器 U3 74LS04 1 分频电路 U6 74LS74 1 普通电阻 R14 200 13 续上表 发光二极管 LED14 红色 4 触发开关 K16 6 五、结论与心得 此次设计我们得到的最终结论如下：抢答开始时，由主持人清除信号，按 下复位开关，所有发光二极管 LED 均熄灭。当主持人宣布“抢答开始”后，首 先做出判断的参赛者立即按下
6、开关，对应的发光二极管点亮，同时，通过与非门 F2送出的信号锁住其余 3 个抢答者的电路， 不再接受其他信号， 直到主持人再次 清除信号为止。 通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了四 人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。更加熟练的运用仿真软件，并 学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能 力，并培养了我们的动手能力。 最后，我们要感谢老师的指导，谢谢。 六、参考文献 1康华光.电子技术基础:数字部分. 北京:高等教育出版社,2000 2陈大钦.电工电子电子技术基础实验.北京: 高等教育出版社.1994 3闫石.数字电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.2006.6 4 王艾华 丁电宽 电子技术及实验
