1、 - 1 - 西华大学课程设计说明书 数电课程设计四人智力竞数电课程设计四人智力竞 赛抢答器赛抢答器 要求： 设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个 有效按下抢答键者，并用光指示； 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“开始”键，抢答开始，同时启动计时器 计时； 拓展要求：拓展要求： 外加一个计时器，计时器计时采用正计数的方式，以加强 现场气氛，增加紧迫感。若预定时间内无人抢答，自动给 出信号停止抢答，以免冷场。倒计数定时器的时间精确到 秒，最多为两分钟，一旦超出限时，则取消抢答权。 这次设计的智力竞赛抢答器，主要是由三个部分构成：一个是由 几个 D
2、触发器的构成的用于抢答的部分， 用三个 74LS192 构成用 于计时器 - 2 - 西华大学课程设计说明书 2.2.总体方案设计总体方案设计 2.1 2.1 方案说明方案说明： 以下设计的是智力抢答器的方案流程图： 图 2.1 方案流程图 抢答器主要是由 F1 是四 D 触发器 74LS175，F2 是双四输入 与非门 74LS20；F3 是 74LS20 组成的多谐振荡器；F4 是 74LS74 组成的四分频电路。 工作原理：是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答， 抢答开始时，由主持人清除信号，按下复位开关 S，74LS175 的 输出 Q1Q4 全为 0.所有发光二极管的 LED 均
3、熄灭，当主持人宣 布“抢答开始”后，首先作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，通过的与非门 F2 送出信号锁住其他 三个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信 秒脉冲 计时控制 抢答控制器 光提示 计时显示 主持人控制 - 3 - 西华大学课程设计说明书 号为止。电路图如下： 2.22.2 方案方案优点优点 ，方案的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随， 而且是具体到每一位，给人直观的感觉。该方案简洁、易行，而 且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如： 74LS175 以及开关 二极管 电阻显得更简单、明了。 3.3.单元模块设计单元模块设计
4、 此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以 及各模块的器件组成以及相应的功能。 此智力竞赛抢答器由 两部分组成：抢答器、计时器。下面就依次介绍各组成部分 的设计方法，功能等。 3.13.1 抢答器电路抢答器电路 F1 是四 D 触发器 74LS175， F2 是双四输入与非门 74LS20； F3 是 74LS20 组成的多谐振荡器； F4 是 74LS74 组成的四分频电 路， 。电路图如下： - 4 - 西华大学课程设计说明书 图 3.1 抢答器 其工作原理如下： 是当主持人按下抢答开关时， 选手能进行抢答， 抢答开始时， 由主持人清除信号，按下复位开关 S，74LS175 的输出
5、 Q1Q4 全 为 0.所有发光二极管的 LED 均熄灭，当主持人宣布“抢答开始” 后，首先作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，通过的与非门 F2 送出信号锁住其他三个抢答者的电 路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。 - 5 - 西华大学课程设计说明书 首先， D 触发器的的构成原件见下图： 图 3.2 D 触发器 此 D 触发器又叫维持阻塞边沿触发器， 该触发器有六个 与非门组成，其中啊 a 和 b 构成基本 RS 触发器下面分析其工作 原理： Sd 和 Rd 接至基本 RS 触发器的输入端，它们分别是预置和清 零端，低电平有效。当 Sd=0 且 Rd=
6、1 时，不论输入端 D 为何种 状态，都会使 Q=1，Q=0,即触发器置一；当 Sd=1 且 Rd=0 时，触 发器的状态为 0，Sd 和 Rd 通常又称为直接置 1 和置 0 端。工作 过程如下： 、CP=0 时，与非门 c 和 g 封锁，其输出 c=e=1，触发器 的状态不变。同时，由于 c 至 f 和 e 至 g 的反馈信号将这两个门 打开，因此可接收输入信号 D，f=D，g=f=D。g 、当 CP 由 0 变 1 时触发器翻转。这时 c 和 e 打开，它们 的输出c和 e 的状态由 f和 g 的输出状态决定。 C= f=D， e=g=D。 由基本 RS 触发器的逻辑功能可知，Q=D。 、触发器翻转后，在 CP=1 时输入信号被封锁。C 和 e 打 - 6 - 西华大学课程设计说明书 开后，它们的输出 c 和 e 的状态是互补的，即封锁了 D 通往基本 RS 触发器的路径；该反馈线起了使触发器维持在 0 状态和阻止 触发器变为 1 状态的作用，故该反馈线称为置 0 维持线，置 1 阻 塞线。e 为 0 时，将 c 和 g 封锁，D
