1、 智力竞赛抢答器智力竞赛抢答器 班级：班级： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 姓名：姓名： XXXXXXXXXXXXXXXXXX 学号：学号： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 一、一、实验目的实验目的 1学习智力竞赛抢答器电路的工作原理。 2学习综合数字电子电路的设计、实现和调试方法。 二、实验内容和要求、实验内容和要求 1 1、实验内容、实验内容 设计实现一个可容纳四组参赛者的数字智力竞赛抢答器。 2 2、实验要求、实验要求 每组设置一个抢答按钮供抢答者使用； 电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存 功能。在此基础上再增加计分电路和犯规电路。 三、三、智力竞赛抢答器
2、智力竞赛抢答器电路原理及设计电路原理及设计 1、设计方案设计方案 抢答器具有锁存、定时、显示和报警功能。即当抢答开始后，选手抢答按动 按钮，锁存器锁存相应的选手编码，同时用 LED 数码管把选手的编码显示出来， 并且开始抢答时间的倒计时，同时用 LED 数码管把选手的所剩抢答时间显示出 来。 而在选手按键抢答以及抢答时间倒计时到时的时候都有报警以提醒主持人和 选手。抢答时间设定 9 秒，时间到了之后，红色警报灯亮。接通电源后，主持人 将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示 设定时间，警报灯亮，显示禁止抢答，主持人将开关置“开始”状态，宣布“开 始”抢答器工作。定
3、时器倒计时，选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先 判断、编号锁存、编号显示、警灯提示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二 次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和 “开始”状态开关。 2 2、系统框图系统框图 当主持人宣布开始，定时电路开始秒脉冲电路的作用而进行倒记时，并通过 译码器在显示器中显示。当选手首先按某一开关键时，可通过触发锁存电路被触 发并锁存，在输出端产生相应的开关电平信息，同时为防止其它开关随后触发而 产生紊乱，最先产生的输出电平变化又反过来将触发电路锁定。然后在译码器中 译码，将触发器输出的数据转换为数码管需要的逻辑状态。最后在显示电路中显
4、示出所按键选手的号码。若有多个开关同时按下时，则在它们之间存在着随机竞 争的问题，结果可能是它们中的任一个产生有效输出。如图 1. 系统框图 3 3、单元电路设计单元电路设计 （1）抢答电路 电路如图所示。该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁定 74LS175 的功能真值表即优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示选手编号； 二是要使其他选手随后的按键操作无效。 抢答电路 其工作原理为：当主持人控制开关处于“清除”时，D 触发器的清零端为低 电平，使 D 触发器被强制清零，输入的抢答信号无效。当主持人将开关拨到“开 始”时，D 触发器 Q 非端前一状态为高电平，四个 Q 非端与在一
5、起为高电平，再 和抢答按键信号和借位信号与在一起给 D 触发器的脉冲端，当没人抢答时，抢答 信号为低电平，与门输出端为低电平给 D 触发器脉冲端，当一有人抢答时，抢答 抢答按钮 触发器 锁存电路 译码电路 主 持 人 控 制开关 控制电路 报警功能 秒 脉 冲 产 生电路 定时电路 译码电路 显示电路 显示电路 信号为高电平，当有一个人抢答时，与非门 U6A 输出高电平，再经过非门 U7A， 输出低电平，和脉冲信号共同作用，经过一个与非门，再到 D 触发器，于是 D 触发器就有不再会有脉冲信号， 使得抢答信号经 D 触发器触发锁存从而使得其他 选手按键的输入信号不会被接收。 这就保证了抢答者的
6、优先性及抢答电路的准确 性。 当选手回答完毕， 主持人控制开关 S 是抢答电路复位， 以便进行下一轮抢答。 再经过译码器 74ls48 译码，把相应的信号显示在数码管上。 （2）选手得分控制电路 每个选手抢答到题目后，正确则加 10 分，不正确不加分，全由后台控制， 因为答题的正确错误不定，所以不能用电路自己完全控制，必须用 J1 开关控制， 每个选手抢到题目后，输出高电平，和 J1 开关输出信号共同经过与非门，共同 作用控制加分电路的选通，这样完成了由一个开关控制 4 个选手的加分控制。 得分控制电路 其工作原理为：每位选手的得分显示电路的主要电路用计数器两片 74LS160 练级组成一个两位的十进制的计数器，每来一个脉冲上升沿会触发加 1，两位计 数数码管后面加一位始终为 0 的数码管，完成每次加十分的功能。四位选手用四 组电路组成，开关 J1 相当于一个上升沿的脉冲，和选手的抢答电路的输出信号 共同作用经过一个与门，完成对每一组显示电路的选通。这样就可以用一个开关 控制每个选手的加分的控制。 （3）倒计时
