課程設計任務書

課程名稱： 數字電子技術

   題    目： 智力競賽搶答器

   專業班級：   

一、設計方案

1.1 設計基本思路

基本功能：設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零（編號顯示數碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

擴展功能：搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定。當節目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時器立即倒計時，并在顯示器上顯示。參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點搶答，則視為犯規。

1.2基本原理

比賽開始時，接通電源，節目主持人將開關置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器上顯示設定時間。當節目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態，定時器開始倒計時。若定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。若選手在定時時間內按動搶答按鈕時，搶答器要完成以下四項工作：1.優先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答； 4.控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢時，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。

1.3  總電路圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg

               圖1 八路智力搶答器方案一設計框圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg

                        

                                   圖2  總電路

                  二..單元電路設計

2.1定時電路設計

首先主持人根據題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時間（假定為35秒），555構成秒脈沖產生電路為計時電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關，74LS192的置數端PL為低電平有效，處于置數狀態，數碼管顯示定時時間。搶答開始，主持人打開開關，計數器處于計數狀態，555產生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態為高電平）相與。計數器遞減計數至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計數器停止工作，產生報警。計時期間有人搶答，減計數器停止計時，顯示器上顯示此刻時間。

74L192是同步十進制可逆計數器，具備雙時鐘輸入，同時具備清零和置位功能。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg

                     圖3 定時電路

2.2 報警電路設計

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖13所示。圖中555定時器用來構成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產生電路中頻率的計算方法相同。3端的輸出信號經過三級管驅動揚聲器，發出報警信號。當4端的輸入信號是高電平時，振蕩器工作，有報警信號，4端輸入低電平時，振蕩器不工作，沒有報警信號。也就是說需要報警時只需控制輸入端即可。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg

                          圖4 報警電路

2.3搶答電路設計

：SW1-8為八位選手的搶答開關，SW9單刀雙擲開關設為主持人控制開關。當主持人控制開關置于清零狀態時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當SW9置于開始狀態，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態。若有選手（假設為3號選手）按動搶答開關（即閉合SW4），此時優先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時，當74LS148輸入端有一個為低電平時，GS為低電平有效，即標志譯碼器處于工作狀態，從而使1S為0，此時1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會被接受。這就保證了搶答者優先性以及搶答電路的準確性。搶答結束后，主持人開關置于清零狀態，數碼管變灰，一切恢復初始狀態，以便進入下一輪搶答環節。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg

                  圖5.搶答電路

2.4.計分電路

計分電路是由兩個74L192組成.計分電路是由一個3位數10進制數組成.其中個位數一直為0.所以顯示個位數的顯示管4個輸入端都接地.十位數開始顯示0.所以置數段的輸入為0000.

百位上顯示1，所以置數端輸入端為0001.通過開關加分，減分來實現高低點平的轉換，從而實現分數的加減。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg

                     圖6.計分電路

三  安裝調試

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image014.jpg

四 總結與體會

課程設計任務書

課程名稱： 數字電子技術

   題    目： 智力競賽搶答器

   專業班級：   

一、設計方案

1.1 設計基本思路

基本功能：設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零（編號顯示數碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

擴展功能：搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定。當節目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時器立即倒計時，并在顯示器上顯示。參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點搶答，則視為犯規。

1.2基本原理

比賽開始時，接通電源，節目主持人將開關置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器上顯示設定時間。當節目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態，定時器開始倒計時。若定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。若選手在定時時間內按動搶答按鈕時，搶答器要完成以下四項工作：1.優先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答； 4.控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢時，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。

1.3  總電路圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg

               圖1 八路智力搶答器方案一設計框圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg

                        

                                   圖2  總電路

                  二..單元電路設計

2.1定時電路設計

首先主持人根據題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時間（假定為35秒），555構成秒脈沖產生電路為計時電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關，74LS192的置數端PL為低電平有效，處于置數狀態，數碼管顯示定時時間。搶答開始，主持人打開開關，計數器處于計數狀態，555產生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態為高電平）相與。計數器遞減計數至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計數器停止工作，產生報警。計時期間有人搶答，減計數器停止計時，顯示器上顯示此刻時間。

74L192是同步十進制可逆計數器，具備雙時鐘輸入，同時具備清零和置位功能。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg

                     圖3 定時電路

2.2 報警電路設計

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖13所示。圖中555定時器用來構成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產生電路中頻率的計算方法相同。3端的輸出信號經過三級管驅動揚聲器，發出報警信號。當4端的輸入信號是高電平時，振蕩器工作，有報警信號，4端輸入低電平時，振蕩器不工作，沒有報警信號。也就是說需要報警時只需控制輸入端即可。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image008.jpg

                          圖4 報警電路

2.3搶答電路設計

：SW1-8為八位選手的搶答開關，SW9單刀雙擲開關設為主持人控制開關。當主持人控制開關置于清零狀態時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當SW9置于開始狀態，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態。若有選手（假設為3號選手）按動搶答開關（即閉合SW4），此時優先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時，當74LS148輸入端有一個為低電平時，GS為低電平有效，即標志譯碼器處于工作狀態，從而使1S為0，此時1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會被接受。這就保證了搶答者優先性以及搶答電路的準確性。搶答結束后，主持人開關置于清零狀態，數碼管變灰，一切恢復初始狀態，以便進入下一輪搶答環節。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg

                  圖5.搶答電路

2.4.計分電路

計分電路是由兩個74L192組成.計分電路是由一個3位數10進制數組成.其中個位數一直為0.所以顯示個位數的顯示管4個輸入端都接地.十位數開始顯示0.所以置數段的輸入為0000.

百位上顯示1，所以置數端輸入端為0001.通過開關加分，減分來實現高低點平的轉換，從而實現分數的加減。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg

                     圖6.計分電路

三  安裝調試

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四 總結與體會

課程設計任務書

課程名稱： 數字電子技術

   題    目： 智力競賽搶答器

   專業班級：   

一、設計方案

1.1 設計基本思路

基本功能：設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參加比賽，他們的編號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號與選手的編號相對應，分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。給節目主持人設置一個控制開關，用來控制系統的清零（編號顯示數碼管滅燈）和搶答的開始。搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優先搶答選手的編號一直保持到主持人將系統清零為止。

擴展功能：搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定。當節目主持人按下“開始”按鈕后，要求定時器立即倒計時，并在顯示器上顯示。參賽選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統清零為止。如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答，則本次搶答無效，系統短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00. 如過選手在主持人按下開始之前點搶答，則視為犯規。

1.2基本原理

比賽開始時，接通電源，節目主持人將開關置于“清零”位置，搶答器處于禁止工作狀態，編號顯示器滅燈，定時顯示器上顯示設定時間。當節目主持人宣布“搶答開始”，同時將控制開關撥到“開始”位置，搶答器處于工作狀態，定時器開始倒計時。若定時時間到，卻沒有選手搶答時，系統報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答。若選手在定時時間內按動搶答按鈕時，搶答器要完成以下四項工作：1.優先編碼器電路立即分辨出搶答者的編號，并由鎖存器進行鎖存，然后由譯碼顯示電路顯示編號； 2.揚聲器發出短暫聲響，提醒節目主持人注意； 3.控制電路要對輸入編碼電路進行封鎖，避免其他選手再次進行搶答； 4.控制電路要使定時器停止工作，時間顯示器上顯示剩余的搶答時間，并保持到主持人將系統清零為止。當選手將問題回答完畢時，主持人操作控制開關，使系統回復到禁止工作狀態，以便進行下一輪搶答。

1.3  總電路圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg

               圖1 八路智力搶答器方案一設計框圖

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg

                        

                                   圖2  總電路

                  二..單元電路設計

2.1定時電路設計

首先主持人根據題的難易程度改變74LS192的輸入端D3D2D1D0的電平來確定搶答時間（假定為35秒），555構成秒脈沖產生電路為計時電路提供脈沖。搶答開始前主持人閉合開關，74LS192的置數端PL為低電平有效，處于置數狀態，數碼管顯示定時時間。搶答開始，主持人打開開關，計數器處于計數狀態，555產生的秒脈沖與十位74LS192借位輸出端（其初始狀態為高電平）相與。計數器遞減計數至00，十位74LS192借位輸出端為低電平，計數器停止工作，產生報警。計時期間有人搶答，減計數器停止計時，顯示器上顯示此刻時間。

74L192是同步十進制可逆計數器，具備雙時鐘輸入，同時具備清零和置位功能。

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                     圖3 定時電路

2.2 報警電路設計

由555定時器和三極管構成的報警電路如圖13所示。圖中555定時器用來構成多諧振蕩器，其震蕩頻率和秒脈沖產生電路中頻率的計算方法相同。3端的輸出信號經過三級管驅動揚聲器，發出報警信號。當4端的輸入信號是高電平時，振蕩器工作，有報警信號，4端輸入低電平時，振蕩器不工作，沒有報警信號。也就是說需要報警時只需控制輸入端即可。

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                          圖4 報警電路

2.3搶答電路設計

：SW1-8為八位選手的搶答開關，SW9單刀雙擲開關設為主持人控制開關。當主持人控制開關置于清零狀態時，RS觸發器的R端為低電平，輸出端全部為低電平。于是74LS48的BI為高，顯示器滅燈；74LS148的選通輸入端ST為高電平，74LS148處于工作狀態，此時鎖存電路不工作。當SW9置于開始狀態，優先編碼電路和鎖存電路同時處于工作狀態。74LS279的1R、1S均為高電平，由真值表可知，輸出1Q為低電平，從而使74LS148輸入使能端為低電平有效，即搶答器處于等待工作狀態。若有選手（假設為3號選手）按動搶答開關（即閉合SW4），此時優先編碼器74LS148輸入端I3接低電平有效，則輸出A2A1A0為100，A2A1A0分別接至4S、3S、2S，根據RS鎖存器真值表，2Q3Q4Q輸出分別為110，從而74LS48的輸入端DCBA為0011，經74LS48譯碼，顯示器上顯示“3”。與此同時，當74LS148輸入端有一個為低電平時，GS為低電平有效，即標志譯碼器處于工作狀態，從而使1S為0，此時1Q輸出為高電平，致使EI為高電平，74LS148處于禁止工作狀態，其他選手搶答按鈕的輸入信號不會被接受。這就保證了搶答者優先性以及搶答電路的準確性。搶答結束后，主持人開關置于清零狀態，數碼管變灰，一切恢復初始狀態，以便進入下一輪搶答環節。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image010.jpg

                  圖5.搶答電路

2.4.計分電路

計分電路是由兩個74L192組成.計分電路是由一個3位數10進制數組成.其中個位數一直為0.所以顯示個位數的顯示管4個輸入端都接地.十位數開始顯示0.所以置數段的輸入為0000.

百位上顯示1，所以置數端輸入端為0001.通過開關加分，減分來實現高低點平的轉換，從而實現分數的加減。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image012.jpg

                     圖6.計分電路

三  安裝調試

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四 總結與體會