赵志嘉正文电本051.doc

1 设计任务描述
设计题目:竞赛抢答器
设计要求
设计目的
(1)掌握抢答器的构成、原理与设计方法;
(2)熟悉集成电路的使用方法。
基本要求
(1)要求实现四组抢答——一组抢答后,其余三组抢答无效;
(2)本组抢答后,各组独立的灯光显示。
发挥部分
(1)抢答定时电路;
(2)抢答音响发声;
(3)裁判桌上公共组别显示。
2 设计思路
本周的课程设计我们小组选到的设计任务是设计一个智力竞赛抢答器,这个电路的设计目的是让我们掌握抢答器的构成、原理与设计方法,并且能够熟悉集成电路的使用方法。它的基本要求是让我们实现四组抢答,如果一组抢答以后其余三组抢答无效,并且本组抢答以后,各组独立的灯光显示。除了基本要求,这个设计项目还要求我们发挥一些特别的东西,例如设计一个抢答定时电路,在某人抢答以后,自动开始计时,在一定时间内如果没有回答,则视做自动弃权,另外可以设计一个抢答音响发声,当某人抢答时,会有声音提示,还可以设计各组的分数显示,来显示各组的得分情况等等。根据以上的要求,我对电路进行了深入的研究,该电路由4个D触发器、74LS21与门、74LS32或门、7447七段显示译码器、555振荡器、显示器、四位二进制减计数器、四位二进制同步计数器74LS161、以及十进制同步计数器等等元器件构成。首先是用来判断哪一个预定状态优先发生的电路,是判断知识竞赛中谁先抢答。开关按钮S1——S4为抢答者按钮,S5为主持人按钮,当无人抢答时,S1——S4均未被按下,由于D触发器只能在CP脉冲的上升沿到来时接受数据的特点,所以在CP等于0时,无论输入端D的状态如何,触发器都维持原状态不变,对应的二极管就不能发光,显示器显示为零,同时也没有响声告知。当有人抢答时,例如S1最先按下,1D为高电平,在CP的上升沿到来时输出端Q1翻转为1,对应的LED发光二极管发光,通过译码器的编译,显示其相应的组别号,同时Q2——Q4和Q1通过74LS21与门后输出低电平,音响电路是低触发有效的,所以喇叭发生告知,同时经过74LS21输出的低电平使CP都为0,实现了信号的封锁,各个触发器的输出不再变化,其它的抢答者再按下按钮也不起作用,从而实现了优先判决作用。
第二部分则是当有人抢答以后的一个9秒倒计时计数器。例如,当S1按下时,1D使Q1输出一个1信号,使发光二极管发光,同时,1信号经过或门接到74LS192的LD低有效使它由减法器,并在输入端置入1001,并且在CPD端接入555振荡器给它提供一个CP信号,同时,并联一个74LS161和74LS160串联的16分频器,给它一个秒脉冲,使它从灯亮的同时开始9秒倒计时,74LS192会输出一个借位信号,使音响发声,从而实现计时提示功能,若要开始下一轮的比赛,则由主持人按下复位按钮即可。
3 设计方框图
4 各部分电路设计及参数计算


抢答电路原理图


此部分电路是由主词人按扭S5,4组抢答者按扭S1,S2,S3,S4,74LS74型D触发器,74LS21与门电路构成的,能实现数据的输入,输出,对数据进行锁存的功能。通过与门的控制实现一组抢答其余3组无效的屏蔽功能。
此电路是通过CP来控制D触发器的开通和关断的,当无人抢答时, Q1-Q4均输出0,与其相反端输出的是1,把Q1-Q4反相输出端用一个与门相连,得到一个高电平,则当S1闭合,即第一组抢答,与门S1通过把1送给CP,使触发器工作,此时Q1输出高电平,其反相输出端输出0,与Q2,Q3,Q4与之后得到低电平,使CP均为0,达到了一组抢答其余3组无效的屏蔽功能。




此电路是实现各组独立灯光显示的电路,为四个发光二极管共阴极连接,当某一输出端向其输出高电平,则该输出端发光二极管发光。




此部分电路是为了实现裁判桌上的分组显示,由74LS32或门,7447译码器,330电阻网络,七段显示译码管组成。
A端出线的或门接Q1,Q3。B端出线端Q2,Q3。C端接Q4。当S1闭和,Q1=1,则DCBA=0001,所以显示1。当Q2闭和,则DCBA=0010,显示2。 Q3,Q4,同理。
按键同时响铃电路
按键同时响铃电路原理图

按键同时响铃电路分析
该电路是为了实现抢答同时响铃,这一功能。
555多