集美大学诚毅学院数字电子技术课程设计
2009－2010学年 第2学期
第15周
设计名称：多路智力竞赛抢答器班 级： 自动化0891 学 号： 2008926003 姓 名： 陈 香 梅
指导老师： 崔 凤 新 成 绩： 日 期：
一、抢答器的组成框图
定时抢答器的总体框图如图1所示，它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答的功能。
图1所示的定时抢答器的工作过程是：接通电源时，节目主持人将开关置于“清除”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器显示设定的时间，当节目主持人宣布抢答题目后，说一声“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器倒计时。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。当选手在定时时间内按动抢答键时，抢答器要完成以下四项工作：
优先编码电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；
扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注意；
控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。二：设计要求：基本功能
(1)抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。
(2)设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。用来控制系统清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
(3)抢答器具有锁存与显示功能。即抢答开始后，选手按动按钮，锁存相应的编号，并在编号显示器上显示该编号。同时封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。
2．扩展功能
(1)抢答器具有定时抢答功能。要求定时器开始倒计时，并用定时显示器显示倒计时时间。
(2)参赛选手在设定时间（20秒）内抢答，抢答有效，同时定时器停止倒计时，编号显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。
(3)如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续0.5秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。
三、定时电路原理图、工作原理与分析
图2 定时抢答器的主体逻辑电路图
1、抢答电路设计
抢答电路的功能有两个：一是能分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，供译码显示电路用；二是要使其他选手的按键操作无效。选用优先编码器74LS148和RS锁存器74LS279可以完成上述功能。
工作过程：开关S置于\"清除\"端时，RS触发器的 端均为０，４个触发器输出置０，使74LS148的 ＝０，使之处于工作状态。当开关S置于\"开始\"时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出 经RS锁存后，1Q=1, =1,74LS48处于工作状态，４Q３Q２Q=101,经译码显示为\"５\"。此外，1Ｑ＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，
74LS148的 此时由于仍为１Ｑ＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。如有再次抢答需由主持人将Ｓ开关重新置“清除\"然后再进行下一轮抢答。2、定时电路设计
节目主持人根据抢答题的难易程度，设定一次抢答的时间，通过预置时
间电路对计数器进行预置，可以选用十进制同步加/减计数器74LSl92进行设计，计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。
3、脉冲产生电路：该电路是由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生需要的方波作为触发器和计数器的CP脉冲。4、抢答器控制电路设计
抢答器控制电路是抢答器设计的关键，它要完成以下三项功能：
①主持人将控制开关拨到“开始”位置时，抢答电路和定时电路进入正常抢答工作状态。
②当参赛选手按动抢答键时，数码管显示抢答到的参赛选手序号，抢答电路和定时电路停止工作。
③当设定的抢答时间到，无人抢答时，抢答电路和定时电路停止工作。
四、调试过程遇到的问题及解决方案
1）NE555时序电路中发光二极管未出现闪烁的情况
解决方案：首先，利用万用表检测NE555时序电路的管脚3中是否有脉冲，如果有则检测74LS192 芯片中管脚4是否出现脉冲；如果检测都没有出现脉冲信号，则重新检查一遍时序电路的安装过程是否正确。问题所在：NE555时序电路中电路安装不正确，重新接好后得以解决。2）数码管未显示
解决方案：检测数码是否正确接入电路中
问题所在：数码管中3、8管脚未接地，因为数码管是属于共阴极显示器，所以要接地。
3）数码管接地后仍未显示数字
解决方案：重新检查电路是否安装正确
问题所在：重新检查电路后发现误将主持人控制开关接地，导致数码管被“清零”，从而无法显示。
4）数码管未能实现从要求实现的时间倒计时解决方案：检查芯片74LS192是否连接正确
问题所在：检查后发现芯片的数据预置端连接错误
五、元件清单
1. 集成电路74LS148 1片，74LS279 1片，74LS48 3片，74LS192 2片，NE555 2片，74LS00 1片，74LS121 1片。
2. 电阻 510Ω 2只，1KΩ 9只，4.7kΩ l只，5.1kΩ l只，100kΩ l只，10kΩ 1只， 15kΩ
1只， 68kΩ l只。
3. 电容 0.1uF 1只，10uf 2只，100uf 1只。4. 三极管 3DG12 1只。
5. 其它：发光二极管2只，共阴极显示器3只。六、总结
通过本篇论文的设计，使我们对定时抢答器的工作原理有了本质的理解，掌握了多个芯片的引脚功能、内部构造及其在电路中所起到的作用。利用各个芯片制作出来的定时抢答器具有抢答、优先编码、锁存电路、译码、定时、时序控制等作用。对仿真软件也有更进一步了了解。第一次做课程设计，刚开始看到觉得还挺简单的。可是自己真的弄起来很麻烦，太多的导线，让你拨线拨到手疼，而且有时候拨太短了，还会让电路接触不良。导线看到头晕，有时候有地方错了还要用万用表慢慢检查。可能事一些元器件的问题吧，我的数码管显示一直有些不正常。我觉得在做这些接线工作的时候，一定要耐心细致，而且我们要合理利用面包板的导通处，这样能让电路图更加美观，做起来也省力，这次设计让我学到了许多，手动能力也得到增强，对我以后学习有很大的帮助。
七．仿真电路图
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